現(xiàn)實版“太乙真人”上線：給哪吒塑身的藕，也可以修復(fù)你的骨頭！

從1月29日上映至今，《哪吒2》熱度依舊，其中，太乙真人用藕粉給哪吒和敖丙重塑肉身的情節(jié)可以說是電影的關(guān)鍵情節(jié)之一。

圖源：《哪吒之魔童鬧?！?/p>

不過，你能想到嗎？這種看似只能在神話中才能出現(xiàn)的奇跡，已經(jīng)照進了現(xiàn)實。

武漢輕工大學(xué)科研團隊潛心研究蓮藕十余載，終于做到了“用藕重塑肉身”——利用藕纖維幫助骨骼修復(fù)。一起來看看，這是怎么做到的吧~

01、藕纖維修復(fù)骨骼的奧秘：自然降解的仿生骨架

近日，武漢輕工大學(xué)團隊以藕纖維為原料，根據(jù)患者的骨損傷情況，利用高精度3D打印技術(shù)，實現(xiàn)了骨支架的特異性定制。

這些定制化的骨支架不僅孔隙率和力學(xué)強度高，而且孔隙的大小、密度均可以根據(jù)患者的具體情況進行調(diào)整，植入人體后可以有效促進骨細胞增殖，加快損傷骨組織的自我修復(fù)。

藕纖維骨支架制備流程

圖源：長江云新聞

其實，這種藕纖維骨支架的修復(fù)機制，主要包含了兩大核心：結(jié)構(gòu)仿生和動態(tài)降解。

1、 結(jié)構(gòu)仿生

藕纖維的多孔結(jié)構(gòu)與人體骨組織微環(huán)境的契合度達到90%，這種仿生結(jié)構(gòu)不僅為骨細胞提供了攀附生長的“腳手架”——骨細胞會沿著定制的藕纖維支架生長，而且支架內(nèi)部連通的孔道還能促進營養(yǎng)物質(zhì)運輸。在動物實驗中，植入支架的骨折部位在短短8周內(nèi)愈合率就達到了95%，新生骨骼強度與天然骨相當(dāng)。

藕纖維骨支架修復(fù)骨損傷示意圖圖源：長江云新聞

2、動態(tài)降解

藕纖維具有優(yōu)異的生物相容性，進入人體一定時間后會自然被降解。藕纖維骨支架的降解速率可通過化學(xué)改性精確調(diào)控（6個月至2年），與骨再生速度同步，這樣可以避免傳統(tǒng)材料“過早失效”或“長期滯留”的問題，也不需要進行二次手術(shù)取出。

02、藕纖維成為骨骼修復(fù)“神器”的原因

每年，全球因骨折、骨缺損等骨科疾病接受治療的患者超過3.5億人。傳統(tǒng)的治療手段，包括金屬鋼釘、鈦合金植入物等，雖然能在一定程度上緩解患者的痛苦，但也存在明顯的缺陷。比如，金屬材料植入人體后可能會引發(fā)排異反應(yīng)，導(dǎo)致慢性炎癥的發(fā)生；這些剛性植入物難以模擬骨骼的彈性，可能會限制關(guān)節(jié)活動；更令人頭疼的是，植入物在患者痊愈之后，需通過二次手術(shù)取出，增加了痛苦和經(jīng)濟負擔(dān)[1]。

鈦合金植入物圖源：參考文獻[1]

這些問題促使科學(xué)家們從自然界中尋找更加理想的生物材料，在眾多含有自然纖維的植物中，蓮藕脫穎而出，主要源于其結(jié)構(gòu)、成分與性質(zhì)的完美結(jié)合。

結(jié)構(gòu)優(yōu)勢：藕纖維具有合適孔徑的高孔隙微結(jié)構(gòu)，能夠在可控降解過程中支持細胞的黏附和遷移，同時具備適當(dāng)?shù)臋C械性能。

成分優(yōu)勢：藕纖維含12%-15%纖維素，經(jīng)納米化處理后可形成直徑30-50nm的纖維束，其表面羥基基團可以吸附鈣離子，從而促進骨礦化。

力學(xué)適配：藕纖維的壓縮強度（10-15 MPa）與人類松質(zhì)骨（4-12 MPa）匹配，拉伸延展性達20%，能夠模擬骨骼的彈性與韌性[2] 。

藕纖維表面形態(tài)及橫截面圖源：參考文獻[2]

03、藕纖維的多維應(yīng)用圖譜

除了骨骼修復(fù)，藕纖維憑借著優(yōu)異的特性在眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

在醫(yī)療領(lǐng)域，藕纖維可以用于治療燒傷燙傷，用含銀離子涂層的藕纖維敷料，可以使燒傷創(chuàng)面愈合時間縮短至傳統(tǒng)紗布的1/3。此外，藕纖維還能用于神經(jīng)修復(fù)，用直徑10-20微米的纖維束可以引導(dǎo)軸突再生，使脊髓損傷患者運動功能恢復(fù)提升 2-3個等級。

不僅如此，藕纖維還是一種良好的環(huán)保材料，利用農(nóng)業(yè)廢棄藕節(jié)開發(fā)的可降解包裝材料，成本僅為塑料的1/5。 這種創(chuàng)新應(yīng)用不僅可以減少農(nóng)業(yè)廢棄物的處理問題，還為環(huán)保事業(yè)做出了貢獻。

在智能傳感領(lǐng)域，藕纖維同樣展現(xiàn)出了巨大潛力?？茖W(xué)家用直徑5微米的藕絲光纖檢測胃液pH值及幽門螺桿菌活性，精度可以超越傳統(tǒng)傳感器[3] 。

藕絲光纖傳感示意圖圖源：參考文獻[3]

如今，“藕斷絲連”的古老隱喻，在現(xiàn)代科技的詮釋下煥發(fā)新生。藕纖維骨支架不僅是醫(yī)學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域的突破，更揭示了自然與人類智慧的深層共鳴。正如研究者所言：“未來的醫(yī)學(xué)，或許就藏在祖先對一株蓮藕的想象中。”

參考文獻

[1]甄珍,王健,奚廷斐,等.3D打印鈦金屬骨科植入物應(yīng)用現(xiàn)狀[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報,2019,38(02):240-251.

[2]代天嬌,谷豪帥,徐慧嵐,等.幾種藕絲纖維與苧麻、棉纖維的結(jié)構(gòu)及性能對比[J].上海紡織科技,2021,49(02):6-9.DOI:10.16549/j.cnki.issn.1001-2044.2021.02.002.

[3]Yang, X., Xu, L., Xiong, S., Rao, H., Tan, F., Yan, J., ... & Li, B. Light-Emitting Microfibers from Lotus Root for Eco-Friendly Optical Waveguides and Biosensing.Nano Letters,2023, 24(2), 566-575.

作者：劉詩鑫，復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系碩士研究生

策劃：rain

編輯：小叮當(dāng)

鳴謝：蘇州科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 教授 馬汝廣；上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬普陀醫(yī)院骨科 主治醫(yī)師 虞陸超為本文提供科學(xué)指導(dǎo)。

封面題圖：《哪吒之魔童鬧?！?/p>

上海市科委科普項目資助（項目編號：24DZ2304000）