人造骨植入物在骨折療程中，能減少使用患者自身的骨頭所帶來的疼痛與限制。最近，印度研究人員證實石墨烯氧化物奈米薄片(graphene-oxide nanoflakes)能強化人造羥磷石灰(hydroxyapatite)複合物的特性，並提供修復骨頭所需的支架。 這項研究是由Amrita Institute of Medical Sciences的Manitha Nair、Shantikumar V Nair及Sajini Vadukumpully合作完成。Nair表示，設計出符合健康骨頭特性的生物材料是最大的挑戰，其中生物相容性、化學成份、多孔性、降解率(degradation)及機械穩定度都是生物材料成功與否的關鍵。 對於無法自行痊癒的骨折，傳統上醫生會由身體其他部位摘取健康的骨頭進行移植，這種作法不僅損害原本健康的部位，還會為病人帶來疼痛，能摘取的骨頭也有限。 骨頭是由多孔的羥磷石灰(hydroxyapatite)及膠原(collagen)所形成，由於後者極昂貴，研究人員捨棄直接複製天然骨頭的想法，轉而嘗試人造的明膠(gelatin)作為替代品。Nair等人最近研究了石墨烯氧化物奈米片對骨骼的影響，以了解它們是否能強化用於骨骼移植的羥磷石灰/明膠奈米複合物。Nair指出，石墨烯氧化物具有有利於細胞健康的化學性質，同時保有石墨烯傑出的機械特性。 當骨頭癒合時，幹細胞會分化成骨細胞(osteoblast)並修補破損處。不過幹細胞由患部附近遷徙來需要花時間，而年長者還有幹細胞數量較少的聞題。印度團隊培育了能分化成各種組織的間充質細胞(mesenchymal cell)，並監測它們在骨頭內的分化情形。結果發現石墨烯氧化物奈米片大幅促進幹細胞的多樣化，似乎能助長其分化成骨骼組織細胞。 雖然初步的研究成果令人充滿希望，但仍需更多實驗確定此石墨烯氧化物強化羥磷石灰/明膠的毒性，因為羥磷石灰/明膠的成份本來即存在於人體，石墨烯氧化物則不然，而且它還不溶於水。Nair指出，約六成的石墨烯氧化在八週內脫離複合物框架，其濃度已接近毒性極限。 該團隊接下來計畫將此石墨烯氧化物強化複合物移植入活動物體內，以測試其毒性，並研究骨頭的品質及降解的速度。詳見Nanotechnology 26, 161001 (2015)。 |