|人类关节病治疗迈出一大步，奔跑吧！用你的“生物改造膝盖”

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【|人类关节病治疗迈出一大步，奔跑吧！用你的“生物改造膝盖”】一只兔子在跑步机上跳跃，刺激其生物改造膝盖中的压电电荷。充电会促进新鲜、坚固的软骨再生，使膝盖像受伤前一样强壮和功能齐全。图片来源：阮清（Thanh Nguyen）/康涅狄格大学
科技日报采访人员张梦然
据12日出版的《科学·转化医学》杂志报告，美国康涅狄格大学生物工程师成功地在兔子的膝盖上重新长出了软骨，这是朝着治愈人类关节疾病迈出的一大步。
关节炎是一种常见且痛苦的疾病，由关节损伤引起。通常软骨垫可起到缓冲作用，但是受伤或年龄增长会磨损它。随着软骨退化，骨头开始撞击骨头，走路等日常活动变得非常痛苦。
目前可用的最佳治疗方法是，尝试用取自身体其他部位或捐赠者的健康碎片替换受损的软骨。但健康的软骨供应有限，如果取自自身，会对身体其他部位造成损害；如果取自他人，身体免疫系统又可能会排斥它。
最好的治疗方法是让受损关节再生出健康的软骨。一些研究人员曾尝试放大化学生长因子来诱导身体自行生长软骨，或是依靠生物工程为身体提供新鲜组织的支架。但这些方法即使结合起来使用，都收效甚微。
康涅狄格大学研究团队认为，再生的软骨不像原生软骨，前者在关节的正常应力下也会断裂。
该校生物工程师阮清及其实验室一直在研究软骨再生，他们发现电信号是正常生长的关键。此次他们设计了一种由聚乳酸（PLLA）纳米纤维制成的组织支架， PLLA是一种可生物降解的聚合物，通常用于缝合手术伤口。纳米材料具有压电特性，当它被挤压时，会产生微量电流。
关节的正常运动，例如人走路，会导致PLLA支架产生微弱但稳定的电场，促使细胞在其上定居并长成软骨。该技术不需要外部生长因子或干细胞（它们具有潜在的毒性或有不良事件风险），而且至关重要的是，生长的软骨具有机械强度。
该团队在一只受伤兔子的膝盖上测试了支架。植入支架后，兔子在跑步机上进行跳跃运动，正如预期的那样，软骨恢复正常。
研究人员表示，压电现象其实也存在于人体中。骨骼、软骨、胶原蛋白、DNA和各种蛋白质都有压电反应，这种新的治愈软骨的方法在临床上具有高度的转化性。
虽然这是一个令人着迷的结果，但阮清认为，还需要在更大的动物身上进行测试，而这种动物的体型和重量也应更接近人类。研究人员希望对治疗动物观察至少一年或两年，以确保软骨耐用。此外，在年长的动物身上测试PLLA支架也是理想的选择。关节炎通常是人类的老年疾病，如果压电支架也能帮助年长的动物实现愈合，那它将成为生物工程的一项突破。
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利用压电现象重新长出软骨，仅从短期来看，这项研究可为未来患有骨外伤和骨缺损的患者提供真正的希望，甚至包括那些身体患有严重脊髓或骨骼问题的病人；而从更深远角度考虑，这项研究还会为工程师们开发类似的下一代生物植入物奠定基础，它的应用也将更为广泛：不仅挽救普通损伤的患者，甚至癌症、先天缺陷等疾病的治疗，都将看到一线曙光。