Nature子刊：新型丝蛋白植入物用于骨折固定术

目前，研究人员利用蚕茧中的丝蛋白，开发了手术板材和螺钉，不仅改善了损伤后的骨重建，更重要的是，也可以随着时间的推移，被人体吸收，消除手术移除装置的需要。与当前使用的聚乳酸乙醇酸固定系统相比，这种装置的疗效毫不逊色。相关研究结果发表在2014年3月4日的《Nature Communications》杂志。

　　

生物通报道：当一个人骨折时，外科医生需要插入螺钉和板材来帮助接合骨断裂面，使骨折愈合。目前，金属固定系统是骨折固定术的金标准，固定装置通常由金属合金制成。

但是金属装置可能有其缺点：因为它们比较僵硬和不易弯曲，所以能够引起底层骨的应力。它们还会造成感染风险增加和伤口愈合不佳。在某些情况下，骨折愈合后金属植入物必须拆除，迫使二次手术。

最近，由合成聚合物组成的可吸收固定装置，引起很多科学家的注意，因为它们缺乏应力遮挡，所以能避免移除，可以改善骨骼重建。然而，它们的使用仅限于儿科颅面程序，可能会造成炎症反应风险，很难植入。

目前，美国塔夫茨大学工程学院和以色列贝斯女执事医学中心（BIDMC）的研究人员组成的研究小组，利用蚕茧中的丝蛋白，开发了手术板材和螺钉，不仅改善了损伤后的骨重建，更重要的是，也可以随着时间的推移，被人体吸收，消除手术移除装置的需要。与当前使用的聚乳酸乙醇酸固定系统相比，这种装置的疗效毫不逊色。

相关研究结果发表在2014年3月4日的《Nature Communications》杂志。本文的共同资深作者、哈佛医学院的外科副教授Samuel Lin博士指出：“不像金属，丝蛋白的组成可能更类似于骨骼成分。丝蛋白材料非常的强大。在非常高的温度和其它恶劣条件下，它们能保持结构稳定性，并且它们可以很容易的消毒。”

共同资深作者、塔夫茨大学生物医学工程系主任David Kaplan称：“丝蛋白的另外一大优势是，它可以稳定和传递生物活性成分，所以丝蛋白构成的板材和螺钉实际上可以传递抗体预防感染，传递药物增强骨骼再生和提供其他支持康复的疗法。”

先前，Kaplan及其研究小组已经开发了丝制海绵、纤维和泡沫，用于外科手术室和临床设置。但是直到现在，丝蛋白还没有被用来开发一种坚实的骨折固定医疗装置。

研究人员利用从家蚕（Bombyx mori）蚕茧中获得的丝蛋白，来制备手术板材和螺钉。丝蛋白在家蚕的腺体中产生，以复杂的方式折叠，因此具有独特的性能：异常的强度和多功能性。

为了检测新装置，研究人员将总共28个丝制螺钉，植入到6只实验室大鼠体内。螺钉的插入非常直接，然后分别在植入后四周和八周进行了检测。

Kaplan指出，在植入过程中，所有螺钉都被成功植入。由于蚕丝膨胀很缓慢，所以，即使在手术期间遇见液体和周围组织时，新装置也能保持它们的机械完整性。结果表明，丝制板材和螺钉的使用可以使患者避免金属或合成聚合物装置接触到液体时带来的并发症。

Lin表示：“可吸收的、持久的板材和螺钉系统，具有巨大的应用空间。”虽然最初的目的是用丝制螺钉治疗面部创伤（以每年几十万的速度发生），这种装置仍然具有治疗各种不同类型骨折的潜力。

Lin补充道，由于丝制螺钉天生是射线可透的，可能更容易使外科医生看到骨折术后的进展，而没有金属装置的妨碍。一旦骨折痊愈后，这些螺钉和板材会消失，这有很大的好处。研究人员将继续在更大的动物模型中开展这项研究，并最终用于人类的临床试验。（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
The use of silk-based devices for fracture fixation
Abstract：Metallic fixation systems are currently the gold standard for fracture fixation but have problems including stress shielding, palpability and temperature sensitivity. Recently, resorbable systems have gained interest because they avoid removal and may improve bone remodelling due to the lack of stress shielding. However, their use is limited to paediatric craniofacial procedures mainly due to the laborious implantation requirements. Here we prepare and characterize a new family of resorbable screws prepared from silk fibroin for craniofacial fracture repair. In vivo assessment in rat femurs shows the screws to be self-tapping, remain fixed in the bone for 4 and 8 weeks, exhibit biocompatibility and promote bone remodelling. The silk-based devices compare favourably with current poly-lactic-co-glycolic acid fixation systems, however, silk-based devices offer numerous advantages including ease of implantation, conformal fit to the repair site, sterilization by autoclaving and minimal inflammatory response.