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    2. 哪吒用藕重塑肉身 中國科學(xué)家用藕“重塑骨骼” 8周內(nèi)愈合率達(dá)到95%
      2025-06-18 17:05:00 來源:科普中國

      從1月29日上映至今,《哪吒2》熱度依舊,截至3月12日,全球總票房已突破149億元,位居全球影史票房榜第6位。其中,太乙真人用藕粉給哪吒和敖丙重塑肉身的情節(jié)可以說是電影的關(guān)鍵情節(jié)之一。

      不過,你能想到嗎?這種看似只能在神話中才能出現(xiàn)的奇跡,已經(jīng)照進(jìn)了現(xiàn)實。

      武漢輕工大學(xué)科研團(tuán)隊潛心研究蓮藕十余載,終于做到了“用藕重塑肉身”——利用藕纖維幫助骨骼修復(fù)。一起來看看,這是怎么做到的吧~

      一、藕纖維修復(fù)骨骼的奧秘:自然降解的仿生骨架

      近日,武漢輕工大學(xué)團(tuán)隊以藕纖維為原料,根據(jù)患者的骨損傷情況,利用高精度3D打印技術(shù),實現(xiàn)了骨支架的特異性定制。

      這些定制化的骨支架不僅孔隙率和力學(xué)強(qiáng)度高,而且孔隙的大小、密度均可以根據(jù)患者的具體情況進(jìn)行調(diào)整,植入人體后可以有效促進(jìn)骨細(xì)胞增殖,加快損傷骨組織的自我修復(fù)。

      其實,這種藕纖維骨支架的修復(fù)機(jī)制,主要包含了兩大核心:結(jié)構(gòu)仿生和動態(tài)降解。

      結(jié)構(gòu)仿生

      藕纖維的多孔結(jié)構(gòu)與人體骨組織微環(huán)境的契合度達(dá)到90%,這種仿生結(jié)構(gòu)不僅為骨細(xì)胞提供了攀附生長的“腳手架”——骨細(xì)胞會沿著定制的藕纖維支架生長,而且支架內(nèi)部連通的孔道還能促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸。在動物實驗中,植入支架的骨折部位在短短8周內(nèi)愈合率就達(dá)到了95%,新生骨骼強(qiáng)度與天然骨相當(dāng)。

      動態(tài)降解

      藕纖維具有優(yōu)異的生物相容性,進(jìn)入人體一定時間后會自然被降解。藕纖維骨支架的降解速率可通過化學(xué)改性精確調(diào)控(6個月至2年),與骨再生速度同步,這樣可以避免傳統(tǒng)材料“過早失效”或“長期滯留”的問題,也不需要進(jìn)行二次手術(shù)取出。

      二、藕纖維成為骨骼修復(fù)“神器”的原因

      每年,全球因骨折、骨缺損等骨科疾病接受治療的患者超過3.5億人。傳統(tǒng)的治療手段,包括金屬鋼釘、鈦合金植入物等,雖然能在一定程度上緩解患者的痛苦,但也存在明顯的缺陷。比如,金屬材料植入人體后可能會引發(fā)排異反應(yīng),導(dǎo)致慢性炎癥的發(fā)生;這些剛性植入物難以模擬骨骼的彈性,可能會限制關(guān)節(jié)活動;更令人頭疼的是,植入物在患者痊愈之后,需通過二次手術(shù)取出,增加了痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

      這些問題促使科學(xué)家們從自然界中尋找更加理想的生物材料,在眾多含有自然纖維的植物中,蓮藕脫穎而出,主要源于其結(jié)構(gòu)、成分與性質(zhì)的完美結(jié)合。

      結(jié)構(gòu)優(yōu)勢:藕纖維具有合適孔徑的高孔隙微結(jié)構(gòu),能夠在可控降解過程中支持細(xì)胞的黏附和遷移,同時具備適當(dāng)?shù)臋C(jī)械性能。

      成分優(yōu)勢:藕纖維含12%~15%纖維素,經(jīng)納米化處理后可形成直徑30-50nm的纖維束,其表面羥基基團(tuán)可以吸附鈣離子,從而促進(jìn)骨礦化。

      力學(xué)適配:藕纖維的壓縮強(qiáng)度(10-15MPa)與人類松質(zhì)骨(4-12MPa)匹配,拉伸延展性達(dá)20%,能夠模擬骨骼的彈性與韌性。

      三、藕纖維的多維應(yīng)用圖譜

      除了骨骼修復(fù),藕纖維憑借著優(yōu)異的特性在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

      在醫(yī)療領(lǐng)域,藕纖維可以用于治療燒傷燙傷,用含銀離子涂層的藕纖維敷料,可以使燒傷創(chuàng)面愈合時間縮短至傳統(tǒng)紗布的1/3。此外,藕纖維還能用于神經(jīng)修復(fù),用直徑10~20微米的纖維束可以引導(dǎo)軸突再生,使脊髓損傷患者運(yùn)動功能恢復(fù)提升2~3個等級。

      不僅如此,藕纖維還是一種良好的環(huán)保材料,利用農(nóng)業(yè)廢棄藕節(jié)開發(fā)的可降解包裝材料,成本僅為塑料的1/5。這種創(chuàng)新應(yīng)用不僅可以減少農(nóng)業(yè)廢棄物的處理問題,還為環(huán)保事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。

      在智能傳感領(lǐng)域,藕纖維同樣展現(xiàn)出了巨大潛力??茖W(xué)家用直徑5微米的藕絲光纖檢測胃液pH值及幽門螺桿菌活性,精度可以超越傳統(tǒng)傳感器。

      如今,“藕斷絲連”的古老隱喻,在現(xiàn)代科技的詮釋下煥發(fā)新生。藕纖維骨支架不僅是醫(yī)學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域的突破,更揭示了自然與人類智慧的深層共鳴。正如研究者所言:“未來的醫(yī)學(xué),或許就藏在祖先對一株蓮藕的想象中?!?br>

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