近日(6月21日)，加拿大英屬哥倫比亞大學(UBC)和中國南京大學的團隊，開發出一款可生物降解的凝膠，可望成為新的軟骨替代材料。這款材料是透過將蛋白質鏈「物理性」地纏結成網絡，構成凝膠型態，並能在不減少凝膠韌性的情況下進行硬化，使其達到一定的硬度，同時又能保有可抵銷外來衝擊力的韌性。該研究發表於頂尖期刊《Nature》。

研究人員表示，該凝膠材料的韌度，大幅高於目前其他蛋白質水凝膠，甚至能抵抗手術刀切割，齊抗壓縮的能力也是同類凝膠中最高的，壓縮後還能迅速恢復原始形狀。

研究團隊在兔子實驗中也證實，植入凝膠12週後，其關節軟骨可出現明顯修復跡象，不會有水凝膠殘留，且未對移植物產生排斥反應。

此外，相較於對照組，凝膠植入組的骨骼組織生長狀況可達到與現有組織相似，軟骨部分的再生情形也相似於現有軟骨。

研究人員也測試了不同硬度凝膠的效果，結果發現，硬度較高的凝膠，效果更勝於較軟的凝膠，其推測原因為高硬度的凝膠可和整體關節組織更相容。不過最高硬度的版本，則可能因在體內降解效率太慢，而較不適合。

南京大學模式動物研究所教授蔣青表示，這點也顯示了生物組織材料領域的複雜性，即在設計這些組織支架時，須考遇到的各項物理和生化因素。

蔣青指出，可生物降解的軟骨植入物，必須在機械硬度和彈性間取得微妙的平衡。然而從機械角度而言，當物體具有一定硬度、能抵抗彎曲或變形時，卻可能變得脆化，彎曲力道過大就會斷裂；但材料若因為柔軟而能抵抗形變，卻也可能因過軟而無法用於關節內。

「目前許多蛋白質製成的植入物，就存在這些情況，導致軟骨無法正常修復。」蔣青說道。

研究人員表示，這項材料離人體試驗仍有段距離，還需進一步的動物實驗測試，其下一步實驗還包括需微調目前的凝膠成分，並添加額外的生化因子，以進一步促進細胞再生等。

參考資料：

1.https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230621121030.htm

2.論文原文：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06037-0

(編譯/巫芝岳)