中大成功研发可3D打印的生物活性材料及其他肌腱相关技术 有望应用於修复大范围肌腱撕裂
香港中文大学(中大)医学院生物医学学院助理教授兼中大组织工程与再生医学研究所成员柯岱飞教授领导的团队,成功研发一种可3D打印的生物活性材料,有望可用於修复大范围的肩袖撕裂(又名肩膀旋转肌腱撕裂)。这种新研发的材料为肩膀提供足够支撑以维持正常活动,并因含有如生长因子的生物活性分子而能够促进组织再生。此材料的3D打印特性除了制作简单、快捷及符合经济效益外,也可因应病人肩膀的结构和创伤情况度身设计治疗材料。这项发明极有潜力能成为修复大范围肩袖受伤的崭新治疗选择,详细研究结果已於国际期刊《Bioactive Materials》上发表,研究文章的第一作者为柯教授团队的名誉副研究员张旭博士。
肩袖撕裂发生率预计会随人口老化问题加剧需开发更多有效治疗
因创伤及身体退化而引致的肌腱撕裂十分普遍,当中肩袖撕裂的发生率约为20%1。肩袖撕裂的治疗按严重程度而定,大范围的撕裂一般需要透过手术修补。肩袖撕裂与退化息息相关,在急速老化的社会,肩袖撕裂的发生率预计将大幅上升。
肩袖撕裂问题影响广泛,包括运动员、劳动阶层及长者等,为个人及整个社会带来沉重负担。以经济负担为例,患者需面对医疗开支、无法上班,另衍生残疾补偿等问题;学生也有机会因受伤而无法上学或参与运动。长期或短期的残疾更会严重影响生活质素。这些都反映社会需要更多有效治疗肩袖撕裂的方法。
新研发的材料能模仿天然肌腱并促进肌腱再生至少一厘米
有见及此,柯教授领导的团队根据诺贝尔奖得奖项目「点击化学」概念(即是一种生产率高、不良副产物含量低的化学反应),制造了一种仿肌腱生物材料。它拥有可模仿天然肌腱的极强大力学性能,即使被反覆拉伸至少10,000次也无缺损。研究团队更证实了这种材料能令受伤实验小兔的肩袖情况修复至正常水平,甚至能成功输送生物活性因子,以促进至少一厘米的肌腱再生。此外,这种生物活性材料可经3D打印的特性,令其制造过程简单快捷,更可按病人肩膊结构、撕裂范围和形状制作个人化的材料。
柯教授表示:「我们的研究工作开发了一种容易制造、力学性能优越、且有促进再生作用的肌腱生物材料。这种材料能够解决肩袖损伤中的力学和生物缺陷,同时避免了复杂繁琐的生产过程。我们将继续进行研究,以证明这种新开发材料在临床上有效修复大范围肩袖损伤、以至其他软组织损伤方面的庞大潜力。」
柯教授的研究团队一直致力克服修复肩袖损伤时出现的挑战,他们的研究成果包括采用创新的设计方法加强骨骼和肌腱修复(今年3月已於《Acta Biomaterialia》发表,第一作者为柯教授团队的博士生王晨阳先生),并开发了有利於肌腱修复的生物因子混合剂(去年3月已於《Biomaterials Advances》发表,第一作者为柯教授团队的名誉博士后研究员李柯博士)。这些技术已在美国、欧洲和内地申请相关专利。
1 Prevalence and risk factors of a rotator cuff tear in the general population
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19540777/
![中大医学院生物医学学院助理教授兼中大组织工程与再生医学研究所成员柯岱飞教授(左二)及其研究团队成员,包括博士生王晨阳先生(左一)、名誉副研究员张旭博士(右二),以及名誉博士后研究员李柯博士(右一)。](/f/press_releases/5293/15829/0p0/20240603 pic1.jpg)
中大医学院生物医学学院助理教授兼中大组织工程与再生医学研究所成员柯岱飞教授(左二)及其研究团队成员,包括博士生王晨阳先生(左一)、名誉副研究员张旭博士(右二),以及名誉博士后研究员李柯博士(右一)。
![图解如何在实验中将释放生长因子 (GFs) 的 3D 打印生物活性材料应用於修复肩袖撕裂。](/f/press_releases/5293/15829/0p0/20240603 pic2.jpg)