※英國哥倫比亞大學開發兼具韌性與硬度的蛋白質水凝膠，突破傳統軟骨生物材料缺陷，將成軟骨修復新解方。(Photo credit: University of British Columbia)

英國哥倫比亞大學(University of British Columbia)的研究團隊開發一種基於蛋白質的水凝膠，它非常適合應用於關節軟骨修復。在開發修復受損關節軟骨的生物材料療法時，面臨的一大挑戰是如何與這種高度特化的組織機械特性相容。軟骨非常堅韌，在外力作用下不易斷裂，但也非常僵硬，這意味著它不易彎曲或變形。迄今為止，很難製造出與這些特性相容的生物材料，而不相容的材料往往會導致軟骨癒合的品質低下。這個研究團隊從含有糾纏在一起的膠原蛋白和蛋白聚醣的原生軟骨結構中獲得靈感，開發出一種新型的生物材料。他們的蛋白質水凝膠含有糾纏的蛋白質鏈結，可以製成堅韌的硬質材料，並有望治療動物受損的關節軟骨。

關節軟骨容易受損，也不易修復。這種特殊的組織構成了我們的髖關節與膝關節，為這些骨骼提供一個光滑平整的表面。由於關節軟骨在日常生活中會受到大量的磨損，因此它既堅韌且僵硬，有助於在我們一生中協助發揮動態作用。然而，當關節軟骨受到損傷時，它的自我修復能力非常有限，促使研究人員轉向生物材料，努力創造出能使軟骨在生的可植入材料。

製造一種既堅韌又有硬度的材料並不向聽起來那麼容易。硬度意味著材料能夠抵抗變形，但許多硬度高的材料相對脆。韌性意味著材料可以抵抗破裂或撕裂，但這種材料可能過於柔軟，不適合用做軟骨替代品。要在此類結構中達到是當的韌性與硬度，同時還要使用具備生物相容性的生物可降解材料，這是一項艱鉅的任務。

然而，正確處理這些機械因素非常重要。對於經常受到機械應力作用的組織來說，再生植入物如果能達到正確的機械性能，就能改善組織癒合。迄今為止，缺乏有效的軟骨植入物的一個重要原因是未能創造出合適的材料。這個研究團隊研究了原生軟骨的成分，注意到軟骨中含有糾纏在一起的蛋白質，並以此作為新材料的靈感來源。

他們創造出的水凝膠含有一種故意使它們糾纏的蛋白質，蛋白質透過物理的方式糾纏在一起，從而實現了韌性和硬度的神奇結合。「這些糾纏在一起的蛋白質可以移動，從而使能量(如: 跳躍產生的衝擊力)得以消散，就像腳踏車的避震器一樣。此外，我們還將它們與現有的折疊和展開蛋白質的方法互相結合，這樣也可以達到能量消散的功能。」參與這項研究的Linglan Fu助理研究員說道。

到目前為止，研究團隊已經在兔子受損的軟骨中測試了這個植入物，觀察到植入物明顯讓受損組織癒合並且沒有引起免疫排斥反應。

(來源:Medgadget 生策中心編譯)