2025-03-15 11:00:03
从1月29日上映至今，《哪吒2》热度依旧，其中，太乙真人用藕粉给哪吒和敖丙重塑肉身的情节可以说是电影的关键情节之一。
图源：《哪吒之魔童闹海》
不过，你能想到吗？这种看似只能在神话中才能出现的奇迹，已经照进了现实。
武汉轻工大学科研团队潜心研究莲藕十余载，终于做到了“用藕重塑肉身”——利用藕纤维帮助骨骼修复。一起来看看，这是怎么做到的吧~
01、藕纤维修复骨骼的奥秘：自然降解的仿生骨架
近日，武汉轻工大学团队以藕纤维为原料，根据患者的骨损伤情况，利用高精度3D打印技术，实现了骨支架的特异性定制。
这些定制化的骨支架不仅孔隙率和力学强度高，而且孔隙的大小、密度均可以根据患者的具体情况进行调整，植入人体后可以有效促进骨细胞增殖，加快损伤骨组织的自我修复。
藕纤维骨(gǔ)支(zhī)架(jià)制(zhì)备(bèi)流(liú)程(chéng)
图(tú)源(yuán)：长(zhǎng)江(jiāng)云(yún)新(xīn)闻(wén)
其(qí)实(shí)，这(zhè)种(zhǒng)藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)骨(gǔ)支(zhī)架(jià)的(de)修(xiū)复(fù)机(jī)制，主要包含了两大核心：结构仿生和动态降解。
1、 结构仿生
藕纤维的多孔结构与人体骨组织微环境的契合度达到90%，这种仿生结构不仅为骨细胞提供了攀附生长的“脚手架”——骨细胞会沿着定制的藕纤维支架生长，而且支架内部连通的孔道还能促进营养物质运输。在动物实验中，植入支架的骨折部位在短短8周内愈合率就达到了95%，新生骨骼强度与天然骨相当。
藕纤维骨支架修复骨损伤示意图图源：长江云新闻
2、动态降解(jiě)
藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)具(jù)有(yǒu)优(yōu)异(yì)的(de)生(shēng)物(wù)相(xiāng)容(róng)性(xìng)，进(jìn)入(rù)人(rén)体(tǐ)一(yī)定(dìng)时(shí)间(jiān)后(hòu)会(huì)自(zì)然(rán)被(bèi)降(jiàng)解(jiě)。藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)骨(gǔ)支(zhī)架(jià)的(de)降(jiàng)解(jiě)速(sù)率(lǜ)可(kě)通(tōng)过(guò)化(huà)学(xué)改(gǎi)性(xìng)精(jīng)确(què)调(diào)控(kòng)（6个(gè)月(yuè)至(zhì)2年(nián)），与(yǔ)骨(gǔ)再(zài)生(shēng)速(sù)度(dù)同(tóng)步(bù)，这(zhè)样(yàng)可(kě)以(yǐ)避(bì)免(miǎn)传(chuán)统(tǒng)材(cái)料(liào)“过(guò)早(zǎo)失(shī)效(xiào)”或(huò)“长(zhǎng)期(qī)滞(zhì)留(liú)”的(de)问题，也不需要进行二次手术取出。
02、藕纤维成为骨骼修复“神器”的原因
每年，全球因骨折、骨缺损等骨科疾病接受治疗的患者超过3.5亿人。传统的治疗手段，包括金属钢钉、钛合金植入物等(děng)，虽(suī)然(rán)能(néng)在(zài)一(yī)定程度上缓解患者的痛苦，但也存在明显的缺陷。比如，金属材料植入人体后可能会引发排异反应，导致慢性炎症的发生；这些刚性植入物难以模拟骨骼的弹性，可能会限制关节活动；更令人头疼的是，植入物在患者痊愈之后，需通过二次手术取出，增加了痛苦和(hé)经(jīng)济(jì)负担[1]。
钛合金植入物图源：参考文献[1]
这些问题促使科学家们从自然界中寻找更加理想的生物材料，在众多含有(yǒu)自(zì)然(rán)纤(xiān)维(wéi)的(de)植(zhí)物(wù)中(zhōng)，莲藕脱颖而出，主要源于其结构、成分与性质的完美结合。
结构优势：藕纤维具有合适孔径的高孔隙微结构，能够在可控降解过程中支持细胞的黏附和迁移，同时具备适当的机械性能。
成分优势：藕纤维含12%-15%纤维素，经纳米化处理后可形成直径30-50nm的纤维束，其表面羟基基团可以吸附钙离子，从而促进骨矿化。
力学适配：藕纤维的压缩强度（10-15 MPa）与人类松质骨（4-12 MPa）匹配，拉伸延展性达20%，能够模拟骨骼的弹性与韧性[2] 。
藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)表(biǎo)面(miàn)形(xíng)态(tài)及(jí)横(héng)截(jié)面(miàn)图(tú)源(yuán)：参(cān)考(kǎo)文献(xiàn)[2]
03、藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)的(de)多(duō)维(wéi)应(yīng)用(yòng)图(tú)谱(pǔ)
除(chú)了(le)骨(gǔ)骼(gé)修(xiū)复(fù)，藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)凭(píng)借着优异的特性在众多领域得(de)到(dào)了(le)广(guǎng)泛(fàn)应(yīng)用(yòng)。
在(zài)医(yī)疗领域，藕纤维可以用于治疗烧伤烫伤，用含银离子涂层的藕纤维敷料，可以使烧伤创面愈合时间缩短至传统纱布的1/3。此外，藕纤维还能用于神经修复，用直径10-20微米的纤维束可以引导轴突再生，使(shǐ)脊(jí)髓(suǐ)损(sǔn)伤(shāng)患(huàn)者(zhě)运(yùn)动(dòng)功(gōng)能(néng)恢(huī)复(fù)提(tí)升(shēng) 2-3个(gè)等(děng)级(jí)。
不(bù)仅(jǐn)如(rú)此(cǐ)，藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)还(hái)是(shì)一(yī)种(zhǒng)良(liáng)好(hǎo)的(de)环(huán)保(bǎo)材(cái)料(liào)，利(lì)用(yòng)农(nóng)业(yè)废(fèi)弃(qì)藕(ǒu)节(jié)开(kāi)发(fā)的(de)可(kě)降(jiàng)解(jiě)包(bāo)装(zhuāng)材(cái)料(liào)，成(chéng)本(běn)仅(jǐn)为(wèi)塑(sù)料(liào)的(de)1/5。 这(zhè)种(zhǒng)创(chuàng)新(xīn)应(yīng)用(yòng)不(bù)仅(jǐn)可(kě)以(yǐ)减(jiǎn)少(shǎo)农(nóng)业(yè)废(fèi)弃(qì)物(wù)的(de)处(chù)理(lǐ)问(wèn)题(tí)，还(hái)为(wèi)环(huán)保(bǎo)事(shì)业(yè)做(zuò)出(chū)了(le)贡(gòng)献(xiàn)。
在智能传感领域，藕纤维同样展现出了巨大潜力。科学家用直径5微米的藕丝光纤检测胃液pH值及幽门螺杆菌活性，精度可以超越传统传感器[3] 。
藕丝光纤传感示意图图源：参考文献[3]
如今，“藕断丝连”的古老隐喻，在现代科技的诠释下焕发新生。藕纤维骨支架不仅是医学与材料科学领域的突破，更揭示了自然与人类智慧的深层共鸣。正如研究者所言：“未来的医学，或许就藏在祖先对一株莲藕的(de)想(xiǎng)象(xiàng)中(zhōng)。”
参(cān)考(kǎo)文献(xiàn)
[1]甄珍,王健,奚廷斐,等.3D打印钛金属骨科植入物应用现状[J].中国生物医学工程学报,2019,38(02):240-251.
[2]代天娇,谷豪帅,徐慧岚,等.几种藕丝纤维与苎麻、棉纤维的结构及性能对比[J].上海纺织科技,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：刘诗鑫，复旦大学材料科学系硕士研究生
策划：rain
编辑：小叮当
鸣谢：苏州科技大学材料科学与工程学院 教授 马汝广；上海中医药大学附属普陀医院骨科 主治医师 虞陆超为本文提供科学指导。
封面题图：《哪吒之魔童闹海》
上海市科委科普项目资助（项目编号：24DZ2304000）
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