3月8日記者獲悉，西安工程大學紡織科學與工程學院樊威教授團隊在材料領域相關研究取得重大成果，提出利用成本低廉的蠶絲材料做出昂貴“人造骨”，其最大亮點是可“量身定制”，可逐漸降解。

全蠶絲基人造骨的制備及形貌  西安工程大學供圖

據了解，金屬及合金是目前骨外科手術中應用最為廣泛的材料，相比較于陶瓷和聚合物來說，其機械性能高和耐腐蝕性能強。美中不足的是，金屬與合金（~110 GPa）和人體骨（3~20 GPa）之間的彈性模量相差較大，從而會發生應力屏蔽效應，對骨骼結構造成壓力，進而導致金屬植入物的松動和最終失效。此外，金屬植入物可能會引起機體免疫反應而增加感染風險并減緩傷口愈合，而且其植入體內后難以降解，通常需要進行二次手術取出。

蠶絲作為一種天然的蛋白質高分子材料，具有優良的生物相容性、生物降解性、加工性和低廉的成本，廣泛應用于外科縫合線、人造皮膚、肌肉、血管、骨骼等生物醫學領域。

記者了解到，樊威教授團隊聯合清華大學張瑩瑩教授團隊針對目前骨外科手術中應用金屬與合金（~110 GPa）人造骨和人體骨（3~20 GPa）之間的彈性模量相差較大，會發生應力屏蔽效應，植入體內后難以降解，需要進行二次手術的問題。巧妙地利用了蠶絲（Silk Ⅱ結構）與絲素（Silk I結構）之間結晶度的差異，將脫膠蠶絲織物與再生絲素熱壓制備了一種絲素自增強復合材料（SFS）。SFS通過調整增強體結構與基體的比例，可以定制其力學性能和密度，以適應人體不同部位骨植入的要求。更重要的是，SFS具有促進成骨細胞增殖和提高成骨細胞活性的能力，并且可隨著骨愈合在體內逐漸降解，無需二次手術切除，避免了患者的二次疼痛，節省了醫療費用。

SFS具有取代傳統金屬或陶瓷植入物的巨大潛力。該團隊相關研究得到了國家自然科學基金、陜西省杰出青年科學基金、陜西省高校青年創新團隊與西安市中心醫院項目的支持。

全蠶絲基人造骨的體內生物相容性  西安工程大學供圖

樊威教授團隊相關研究成果近日登上頂級期刊《Advanced Materials》上發表，也是該團隊研究成果首次登上國際頂級期刊。該論文第一作者為西安工程大學畢業碩士研究生陸琳琳，共同第一作者為西北工業大學劉旭慶教授；通訊作者為西安工程大學樊威教授，共同通訊作者為清華大學張瑩瑩教授；合作學者包括西安工程大學高級工程師魏同學、畢業碩士研究生孫巖、張海洋、蘇金輝及西安交通大學、南京林業大學等多名學者。