【龍虎網(wǎng)報(bào)道】 8月29日醫(yī)學(xué)頂級(jí)雜志《Nature Medicine》上發(fā)表了一項(xiàng)南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院助理研究員張翼峰等人的研究成果，這項(xiàng)研究很好地解釋了鎂金屬體內(nèi)成骨效應(yīng)的機(jī)理，并首次在動(dòng)物模型中用鎂金屬促進(jìn)了骨質(zhì)疏松骨折的愈合，為可降解鎂金屬在骨科的臨床應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
目前中國(guó)已經(jīng)進(jìn)入老齡化社會(huì)，50歲以上人口已達(dá)3億，其中老年性骨質(zhì)疏松患者超過7000萬，這部分人群很容易發(fā)生骨質(zhì)疏松骨折。相比較年輕人的骨折，老年性骨質(zhì)疏松骨折較難愈合，而且老年人耐受手術(shù)的能力也比較差，二次手術(shù)取出骨折固定物時(shí)發(fā)生意外的危險(xiǎn)會(huì)增加。所以尋找一種骨折內(nèi)固定材料，它要具備很好的成骨能力，可以有效促進(jìn)骨質(zhì)疏松骨折愈合，并且自身能夠在體內(nèi)降解，從而避免二次手術(shù)，就成為臨床醫(yī)生和材料科學(xué)家們共同追求的目標(biāo)。
現(xiàn)在，科研人員終于找到了這樣一種能夠滿足上述苛刻要求的金屬――鎂。
自上世紀(jì)初金屬鎂進(jìn)入工業(yè)量產(chǎn)后，就被當(dāng)時(shí)歐洲的骨科醫(yī)生嘗試用做骨折內(nèi)固定材料。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的鎂金屬純度不高，在體內(nèi)會(huì)快速降解，造成較大的組織反應(yīng)以及材料本身的破壞。2006年以來，國(guó)際鎂金屬研究的主要科學(xué)家如北京大學(xué)工學(xué)院的鄭玉峰教授和德國(guó)柏林大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Frank Witte教授嘗試用合金鎂來延緩鎂的快速降解。在觀察動(dòng)物體內(nèi)鎂合金材料降解速度的實(shí)驗(yàn)中，包括香港中文大學(xué)醫(yī)學(xué)院秦嶺教授在內(nèi)的很多課題組都發(fā)現(xiàn)鎂金屬在動(dòng)物體內(nèi)有很強(qiáng)的成骨效應(yīng)。鎂為什么會(huì)有如此強(qiáng)烈的成骨效應(yīng)？――成為材料學(xué)界和骨科學(xué)界非常關(guān)注的問題。
張翼峰博士和許建坤博士發(fā)現(xiàn)鎂的成骨效應(yīng)是通過長(zhǎng)骨最外層的骨膜實(shí)現(xiàn)的。骨膜是動(dòng)物（包括人體）長(zhǎng)骨表面的一層薄薄的纖維膜，其中分布有大量的感覺神經(jīng)纖維和干細(xì)胞。他們發(fā)現(xiàn)植入骨髓腔的鎂針降解后產(chǎn)生的鎂離子可以擴(kuò)散到骨膜部位，增強(qiáng)骨膜組織中感覺神經(jīng)末梢突觸的可塑性，從而使神經(jīng)末梢釋放出更多的神經(jīng)遞質(zhì)CGRP（降鈣素基因相關(guān)肽）。他們進(jìn)一步證實(shí)這種神經(jīng)遞質(zhì)CGRP能夠促進(jìn)骨膜內(nèi)干細(xì)胞分化成骨。
張翼峰、許建坤等人的發(fā)現(xiàn)提示鎂可以用于骨質(zhì)疏松骨折的固定，并促進(jìn)骨折愈合。雖然純鎂或鎂合金本身的強(qiáng)度可以固定動(dòng)物骨折，但隨著體內(nèi)降解，其強(qiáng)度會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)下降，從而難以持續(xù)固定骨折斷端。為此，研究人員設(shè)計(jì)了不銹鋼髓內(nèi)針?biāo)幬镞f送支架，支架中空可加載鎂細(xì)針，支架中部與骨折線所在部位開有交替排列孔洞，可使支架內(nèi)的鎂離子釋放到骨折斷端部位。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)鎂金屬確實(shí)顯著促進(jìn)大鼠骨質(zhì)疏松骨折的愈合。
這項(xiàng)研究很好地解釋了鎂金屬體內(nèi)成骨效應(yīng)的機(jī)理，揭示了外周感覺神經(jīng)在骨代謝中的關(guān)鍵作用，并首次在動(dòng)物模型中用鎂金屬促進(jìn)了骨質(zhì)疏松骨折的愈合，為可降解鎂金屬在骨科的臨床應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。文章于2016年8月29日以Article的形式在線發(fā)表于權(quán)威醫(yī)學(xué)雜志《Nature Medicine》。研究者設(shè)計(jì)的藥物加載髓內(nèi)針支架于2015年獲得第43屆“日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明獎(jiǎng)”銀獎(jiǎng)，并申請(qǐng)國(guó)際專利。
目前南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院與南京師范大學(xué)和北京大學(xué)合作，對(duì)鎂金屬降解行為進(jìn)行可控設(shè)計(jì)，后續(xù)研究將克服純鎂及鎂合金短期內(nèi)快速降解的缺陷，保持鎂金屬材料在體內(nèi)形態(tài)和力學(xué)性能的完整至骨折愈合完成。
課題組有望在不久的將來設(shè)計(jì)出能夠直接用于人體的可降解鎂金屬骨折內(nèi)固定材料，促進(jìn)骨質(zhì)疏松骨折愈合，避免二次手術(shù)，減輕病人痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
正文鏈接：http://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/full/nm.4162.html
文章作者為南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院張翼峰博士、香港中文大學(xué)醫(yī)學(xué)院許建坤博士、阮曄純助理教授，通訊作者為香港中文大學(xué)秦嶺教授和北京大學(xué)鄭玉峰教授。在此，作者向本項(xiàng)工作的所有參與者致謝！
圖一、文章摘要
圖二、鎂金屬成骨機(jī)制示意圖
圖三、含鎂針不銹鋼髓內(nèi)針管設(shè)計(jì)
