泉州师范学院与上海交大医学院联合开发新型仿生骨修复材料

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近日，泉州师范大学杨大鹏教授课题组与上海交通大学医学院附属第九人民医院眼科范宪群教授课题组合作开发了一种新型骨修复纳米材料，该材料具有环保、仿生学和骨诱导的特点，为骨组织工程支架材料的开发提供了思路。国际知名学术期刊《化学工程杂志》在网上发表了这项研究成果。

在人们的日常生活中，每天都会产生大量的蛋壳垃圾。蛋壳的广泛可及性和优越的生物物理性质赋予了它在催化、能源和医药方面的重要价值。镁、磷、硅、锶、钠等微量元素是以碳酸钙为主要成分的天然物质。富含蛋壳，在促进血管生成和成骨方面也发挥重要作用，但其在骨再生领域的应用研究很少。基于此，范宪群教授领导的眼眶骨修复研究团队和杨大鹏教授领导的生物纳米材料研究团队提出，蛋壳颗粒可以作为生物填料，与羧甲基壳聚糖(cmc)进行改性混合交联，制备仿生骨修复材料。

在充分考虑了镁在成骨过程中的重要作用及其应用缺点后，他们决定选择氧化镁纳米材料作为改善复合材料的突破口。纳米氧化镁修饰的蛋壳微晶。/mgo)和caco？将/mgo和bmp2复合到cmc基质中制备仿生支架，然后测定复合支架的生物相容性和矿化能力，系统评价复合支架的骨诱导能力，并从分子水平、细胞水平和动物水平分析其机制。研究结果表明，新型复合碳酸钙？氧化镁/羧甲基纤维素/骨形态发生蛋白2支架的杨氏模量和抗压强度高于羧甲基纤维素支架。细胞实验表明，该支架具有显著的矿化能力和骨分化诱导能力。在此基础上，大鼠颅骨骨缺损修复实验表明，新型复合支架具有良好的骨缺损修复效果。对该材料促进骨分化机制的分析表明，复合支架释放的mg2+离子和bmp2能激活erk1/2磷酸化和akt通路，从而实现多通道协同促进成骨。本研究旨在开发一种具有生物活性的仿生支架，为骨缺损的修复和治疗提供新的思路。

中国是鸡蛋生产和消费大国，仅蛋壳产量就可达300多万吨。这些蛋壳长期以来被当作垃圾使用，污染了环境，浪费了资源。蛋壳的主要成分是碳酸钙，碳酸钙是一种重要的工业原料。如果这些废弃的生物资源能够被转化和开发，那将是一笔巨大的财富。

杨大鹏教授的团队长期致力于生物质资源的高效转化和利用、农业、林业和海洋产品的加工和转化的研究工作。近年来，针对沿海地区食品工业产生的大量牡蛎壳和废弃蛋壳造成的资源浪费和环境污染，利用纳米技术对其进行表面改性，使其具有抗菌、催化、吸附和促进骨骼生长的功能，实现了这些低值材料在环境、医药、传感和工业领域的高值化利用。

杨大鹏教授团队发表了10多篇与蛋壳相关的高水平论文，申请了多项发明专利并获得授权，与泉州旭丰粉体原料公司合作建立了年产1万多吨高性能粉体的中试基地，为企业带来了明显的经济效益和社会效益。(林伟贞康伟强)