美國加利福尼亞大學(xué)Riverside分校納米科學(xué)與工程中心著名教授Haddon研究小組最近發(fā)現(xiàn),碳納米管可以用作新骨生長的“腳手架”,,這對骨質(zhì)疏松患者和骨折者來說是一個好消息,。
人造骨支架可由多種材料構(gòu)成,例如聚合物或縮氨酸纖維,。但是它們的強度低,,并且有被人體排斥的潛在可能。碳納米管尺寸只有人類頭發(fā)的十萬分之一,,而且強度高,,彈性好,密度低,。另外,,還有一項非常重要的特征,即它是碳基的,,可以替代骨骼中的有機部分,。這些性質(zhì)使碳納米管非常適合做支撐新骨生長的支架。骨組織是膠原質(zhì)纖維和羥磷灰石晶體的復(fù)合物,,這種復(fù)合物是基于磷酸鈣的一種無機物,。膠原質(zhì)三螺旋體可以本能地形成尺寸很小的納米束,作為羥磷灰石晶體的生長模板。Haddon小組證明碳納米管能夠取代膠原質(zhì)的角色誘導(dǎo)羥磷灰石晶體生長,。經(jīng)過化學(xué)處理后,,碳納米管能夠吸引鈣離子,促進結(jié)晶過程,,在增強碳納米管水溶性的同時,,它的生物適應(yīng)性也提高了。
在此領(lǐng)域國內(nèi)外都已進行了研究并取得一些成果,。美國肯塔基基金會大學(xué)2001年8月1日公開的US6670179碳納米管的分子功能及用作神經(jīng)細胞生長的培養(yǎng)基,,指出一個細胞及其培養(yǎng)基和神經(jīng)再生系統(tǒng)包括一根碳納米管和一個長于其上的神經(jīng)細胞,他們還提出了促進神經(jīng)細胞生長的方法,。
美國倫斯勒工學(xué)院2001年11月22日公開的WO0187193應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的導(dǎo)電納米合成材料,,將造骨細胞放置于導(dǎo)電的納米合成材料上,電子激發(fā)能夠增強造骨細胞的增殖。這種合成材料包括導(dǎo)電的納米材料和具有生物適應(yīng)性的聚合物或陶瓷,,碳納米管也可以作為導(dǎo)電納米材料,。
清華大學(xué)材料系崔福齋教授課題組研制成功的“NB系列納米晶膠原基骨材料”, 與原有傳統(tǒng)人工骨材料的最大區(qū)別在于修復(fù)后的骨頭和人體骨完全一樣,,不會在體內(nèi)留下植入物,。2002年2月27日他們公開了01141901含有納米相鈣磷鹽、膠原和海藻酸鹽的骨材料的制備方法,,發(fā)明的骨材料具有優(yōu)異的生物相容性,,結(jié)構(gòu)上也具有仿骨性。其鈣磷鹽晶體尺寸在納米量級,,與有機成分膠原的結(jié)合緊密,,排列有一定規(guī)律,由于采用的是天然原料此材料的生物相容性也很好,。
山東大學(xué)2003年9月10日公開的03112066羥基磷灰石/碳納米管復(fù)合材料及其制備工藝,涉及一種羥基磷灰石與碳納米管的復(fù)合材料及其制備工藝,。該復(fù)合材料主要由羥基磷灰石和碳納米管兩部分組成。工藝過程為先采用化學(xué)沉淀法合成羥基磷灰石,,不經(jīng)過固液分離過程,,直接與碳納米管復(fù)合制備出羥基磷灰石-碳納米管復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有良好的機械性能和生物相容性,,同時具有一定的磁性及吸波性,,可用于人體骨的修復(fù)、替換及骨科疾病的體外物理治療等方面,,并在人體承重骨及磁性和吸波材料方面具有應(yīng)用潛力,。
清華大學(xué)2002年12月27日公開的02117633碳納米管增強的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料,是一種碳納米管增強的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料,,以微生物合成的聚羥基脂肪酸酯(PHA)為基體,,并以碳納米管增強。所得復(fù)合材料具有良好的生物可降解性和生物相容性以及PHA材料獨特的壓電性和碳納米管的良好導(dǎo)電性,,并具有足夠的力學(xué)強度,,適合于作骨修復(fù)用材料。
這項研究屬于材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的交叉領(lǐng)域,能夠增加人造骨的彈性和強度,,改善接骨的方法,以及提出了治療骨質(zhì)疏松癥的新途徑,引起了國內(nèi)外的普遍關(guān)注,有很好的應(yīng)用前景,。這項發(fā)現(xiàn)還顯示:納米科技用種種辦法可以讓人體自我醫(yī)治,。
人造骨支架可由多種材料構(gòu)成,例如聚合物或縮氨酸纖維,。但是它們的強度低,,并且有被人體排斥的潛在可能。碳納米管尺寸只有人類頭發(fā)的十萬分之一,,而且強度高,,彈性好,密度低,。另外,,還有一項非常重要的特征,即它是碳基的,,可以替代骨骼中的有機部分,。這些性質(zhì)使碳納米管非常適合做支撐新骨生長的支架。骨組織是膠原質(zhì)纖維和羥磷灰石晶體的復(fù)合物,,這種復(fù)合物是基于磷酸鈣的一種無機物,。膠原質(zhì)三螺旋體可以本能地形成尺寸很小的納米束,作為羥磷灰石晶體的生長模板。Haddon小組證明碳納米管能夠取代膠原質(zhì)的角色誘導(dǎo)羥磷灰石晶體生長,。經(jīng)過化學(xué)處理后,,碳納米管能夠吸引鈣離子,促進結(jié)晶過程,,在增強碳納米管水溶性的同時,,它的生物適應(yīng)性也提高了。
在此領(lǐng)域國內(nèi)外都已進行了研究并取得一些成果,。美國肯塔基基金會大學(xué)2001年8月1日公開的US6670179碳納米管的分子功能及用作神經(jīng)細胞生長的培養(yǎng)基,,指出一個細胞及其培養(yǎng)基和神經(jīng)再生系統(tǒng)包括一根碳納米管和一個長于其上的神經(jīng)細胞,他們還提出了促進神經(jīng)細胞生長的方法,。
美國倫斯勒工學(xué)院2001年11月22日公開的WO0187193應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的導(dǎo)電納米合成材料,,將造骨細胞放置于導(dǎo)電的納米合成材料上,電子激發(fā)能夠增強造骨細胞的增殖。這種合成材料包括導(dǎo)電的納米材料和具有生物適應(yīng)性的聚合物或陶瓷,,碳納米管也可以作為導(dǎo)電納米材料,。
清華大學(xué)材料系崔福齋教授課題組研制成功的“NB系列納米晶膠原基骨材料”, 與原有傳統(tǒng)人工骨材料的最大區(qū)別在于修復(fù)后的骨頭和人體骨完全一樣,,不會在體內(nèi)留下植入物,。2002年2月27日他們公開了01141901含有納米相鈣磷鹽、膠原和海藻酸鹽的骨材料的制備方法,,發(fā)明的骨材料具有優(yōu)異的生物相容性,,結(jié)構(gòu)上也具有仿骨性。其鈣磷鹽晶體尺寸在納米量級,,與有機成分膠原的結(jié)合緊密,,排列有一定規(guī)律,由于采用的是天然原料此材料的生物相容性也很好,。
山東大學(xué)2003年9月10日公開的03112066羥基磷灰石/碳納米管復(fù)合材料及其制備工藝,涉及一種羥基磷灰石與碳納米管的復(fù)合材料及其制備工藝,。該復(fù)合材料主要由羥基磷灰石和碳納米管兩部分組成。工藝過程為先采用化學(xué)沉淀法合成羥基磷灰石,,不經(jīng)過固液分離過程,,直接與碳納米管復(fù)合制備出羥基磷灰石-碳納米管復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有良好的機械性能和生物相容性,,同時具有一定的磁性及吸波性,,可用于人體骨的修復(fù)、替換及骨科疾病的體外物理治療等方面,,并在人體承重骨及磁性和吸波材料方面具有應(yīng)用潛力,。
清華大學(xué)2002年12月27日公開的02117633碳納米管增強的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料,是一種碳納米管增強的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料,,以微生物合成的聚羥基脂肪酸酯(PHA)為基體,,并以碳納米管增強。所得復(fù)合材料具有良好的生物可降解性和生物相容性以及PHA材料獨特的壓電性和碳納米管的良好導(dǎo)電性,,并具有足夠的力學(xué)強度,,適合于作骨修復(fù)用材料。
這項研究屬于材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的交叉領(lǐng)域,能夠增加人造骨的彈性和強度,,改善接骨的方法,以及提出了治療骨質(zhì)疏松癥的新途徑,引起了國內(nèi)外的普遍關(guān)注,有很好的應(yīng)用前景,。這項發(fā)現(xiàn)還顯示:納米科技用種種辦法可以讓人體自我醫(yī)治,。