近日，複旦大學(xué)附屬兒科醫院骨科王達輝主任團隊聯合上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬瑞金醫院-上海市傷骨科研究所崔文國(guó)教授團隊在國(guó)際著名複合材料雜志《Composites Part B: Engineering》（2022年影響因子：11.322，中科院一區）發(fā)表了題爲“The high-strength and toughness Janus bionic periosteum matching bone development and growth in children”的研究論文。該論文基于兒童骨膜的特性，創新性的利用細菌納米纖維素（BNC）天然網絡結構，制備了一體化的兩(liǎng)面(miàn)異性仿生骨膜。

　　小兒骨骼系統的構成(chéng)、解剖和組織學(xué)不僅僅是成(chéng)人形式的縮小版；相反，它的獨特之處在于它一直處于快速成(chéng)長(cháng)和變化階段。兒童骨骼外存在具有重要保護作用的骨膜，其更活躍、更厚、更結實的特點，大大降低了開(kāi)放性骨折和骨折移位的機會(huì)。除了對(duì)未成(chéng)熟骨骼的保護作用外，兒童骨膜還(hái)參與了大多數骨骼的膜内化骨過(guò)程，此點與成(chéng)人骨膜完全不同。因此，兒童骨膜受損及其相關疾病常會(huì)導緻嚴重後(hòu)果。爲了彌補臨床上兒童骨膜相關疾病的移植材料缺失問題，研究團隊針對(duì)兒童骨膜的生理結構和功能(néng)進(jìn)行仿生，制作出一種(zhǒng)新型的BCH Janus膜。
　　爲了匹配兒童骨膜生物力學(xué)性能(néng)強的特點和其強大的促成(chéng)骨功能(néng)，本研究，創造性的利用BNC天然的梯度纖維網絡結構爲基礎，在其緻密面(miàn)與Col I分子鏈組裝，在疏松面(miàn)將(jiāng)nHA原位沉積，構建了高強高韌性具有兩(liǎng)面(miàn)異性，同時(shí)可以匹配骨生長(cháng)和發(fā)育的Janus仿生兒童骨膜，實現匹配兒童骨膜的保護、促成(chéng)骨和促血管再生能(néng)力。
 

示意圖：細菌納米纖維素化學(xué)接枝膠原的化學(xué)式（A）、Janus仿生人工骨膜構建示意圖（B）、Janus骨膜一面(miàn)促進(jìn)幹細胞分化成(chéng)骨，另一面(miàn)促進(jìn)血管化，從而促進(jìn)骨修複的示意圖（C）。

　　研究結果顯示此仿生骨膜楊氏模量可達0.113GPa，拉伸能(néng)力可達29.63MPa，與哺乳動物韌帶的力學(xué)性能(néng)相當，不僅方便後(hòu)期植入（縫合或生物膠水），更能(néng)起(qǐ)到對(duì)骨損傷部位的保護作用。除了生物力學(xué)上要足夠優異外，強大的成(chéng)骨能(néng)力也是兒童骨膜重要的特點。通過(guò)體内外實驗證明此仿生骨膜可以通過(guò)局部釋放VEGF、CD31、α-SMA等成(chéng)血管基因的表達促進(jìn)血管新生；通過(guò)膜内成(chéng)骨的方式釋放BMP2、RUNX2等生長(cháng)因子促進(jìn)原位骨再生。總之，這(zhè)種(zhǒng)仿生骨膜爲臨床治療兒童骨膜相關疾病的再生應用提供了一種(zhǒng)新思路。
　　複旦大學(xué)附屬兒科醫院骨科博士研究生張志強和上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬瑞金醫院-上海市傷骨科研究所博士後(hòu)包露涵爲該論文共同第一作者。複旦大學(xué)附屬兒科醫院兒外科董巋然教授、複旦大學(xué)附屬兒科醫院骨科王達輝主任和上海交通大學(xué)醫學(xué)院附屬瑞金醫院-上海市傷骨科研究崔文國(guó)教授爲共同通訊作者。

全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110642

　　複旦大學(xué)附屬兒科醫院骨科建科已有60餘年曆史，是全國(guó)知名兒童骨科診療中心之一，近年來每年收治來自全國(guó)各地的患兒約3500人次，疾病譜涉及所有兒童骨科常見及疑難、罕見疾病。骨科團隊現已發(fā)展成(chéng)爲以兒童脊柱外科、肢體矯形爲創新特色的醫療團隊，擁有16人，其中博士學(xué)位14人，博後(hòu)1人，碩士學(xué)位3人，碩士研究生導師3人，團隊重視骨科亞專業建設，開(kāi)設有脊柱、髋關節、手外科、運動關節、骨與軟組織腫瘤、足踝外科、肢體不等長(cháng)、腦癱及急慢性骨髓炎等十餘種(zhǒng)專科專病門診，實行多學(xué)科MDT診療模式，推行兒童創傷微創診療理念。科室自建科以來承擔及參與各級科研項目20餘項，其中國(guó)家自然科學(xué)基金項目3項，科技部重點項目（骨幹）2項，上海市科委項目4項，上海申康課題1項，複旦大學(xué)及兒科醫院項目8項，累計科研經(jīng)費達500萬，有專業的實驗平台，常年招收研究生。在脊柱、肢體畸形、髋關節、骨惡性腫瘤及骨折創傷臨床和基礎科研上有較深入的研究，近5年發(fā)表論文100餘篇，其中SCI論文近40篇，IF總分>100分，兒童X/O型腿、兒童脊柱健身操科普分别獲得國(guó)家、上海優秀獎。