研究背景
研究亮点
开发了一种创新策略，通过功能性和结构性的双重构建，优化PEEK复合材料植入物，以促进骨再生和增强骨-植入物的结合效果。
利用GO和PDA作为界面增强剂及光热响应剂，实现了双重功能：一方面改善了ZrO₂纳米粒子在PEEK基质中的分散性，另一方面为复合材料植入物赋予了光热响应特性。
从中国传统建筑艺术中的榫卯结构中汲取灵感，我们设计了一种新型结构，旨在加强骨与植入物之间的结合力。
研究结果
图2. PEEK复合材料的理化性能表征。
图3. 体外生物相容性和成骨活性实验。
图4. 新西兰白兔临界尺寸颅骨缺损修复实验。
研究结论
本研究通过巧妙的功能化改性和结构设计，利用GO和PDA显著提升了PEEK复合材料中无机纳米粒子的分散均匀性及有机-无机界面的相容性，从而增强了复合材料的力学性能。此外，这些改性还赋予了复合材料优异的光热响应性能，在近红外（NIR）照射下显著促进了骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化及体内新骨的形成，有效提高了复合材料植入物的生物学活性。
受中国传统建筑艺术中榫卯结构的启发，我们在植入物边缘设计了锥形锁槽结构进行概念验证。实验结果令人鼓舞：植入8周后，复合材料植入物边缘的锥形锁槽被新骨完全填充，形成了紧密的嵌入式榫卯互锁结合。通过3D打印技术，我们可以在用于临床颅骨修复的大尺寸植入物上构建更复杂、更精确的榫卯结构，从而提高植入物与骨的结合效果，并减少内固定骨钉的使用。
本研究不仅为PEEK复合材料植入物的功能化改性提供了新策略，而且为各种组织修复支架的结构设计开辟了新思路，有望推动相关领域的技术进步和临床应用。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2024.110885
第一作者简介
李文超 博士研究生
清华大学化学工程系
本科毕业于武汉理工大学材料科学与工程国际化示范学院（材料与微电子学院），硕士毕业于武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室
主要研究方向：生物医用高分子材料制备及其在组织修复领域的应用等
申请发明专利和实用新型专利3项；在Composites Science and Technology和International Journal of Biological Macromolecules等期刊发表SCI论文多篇
通讯作者简介
吴庆知 研究员、博士生导师
武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室
长期从事生物医用材料、组织工程与再生医学、纳米医学与纳米生物学等领域研究
主持和参与国家重点研发计划项目子课题、国家自然科学基金及企业技术开发等各类项目10余项
发表SCI论文50余篇，授权发明专利15项
担任科技部青年拔尖人才计划和国家重点研发计划项目等国家和省市各类项目评审专家及多个学术期刊审稿人
姚顺 主治医师
中山大学附属第一医院
神经外科博士、助理研究员、硕士研究生导师
哈佛大学联合培养博士/博士后（国家公派）
哈佛大学医学院2020届GCSRT项目毕业生
美国第五届、第六届神经病学峰会医学生委员
欧美同学会医师协会神经肿瘤分会委员
广东省健康管理学会儿童肿瘤心脏病专委会常委
授权国际和中国发明专利两项（第一发明人）
主持中国博士后基金和广东省自然等基金5项
受邀国际会议发言多次（CNS、WFNS、ANA）并获奖两项
研究方向：儿童和成人神经肿瘤的基础与临床（基于脑科学、多模态数据融合和人工智能技术），在Neuro-Oncology、BMJ-JNNP、Composites Science and Technology、Knowledge-Based Systems、IEEE JBHI、Neurosurgery、Journal of Neurosurgery、Human Brain Mapping等国际SCI期刊发表论文50篇（总引用率850余次），参编英文论著两部三章
担任北美神经放射协会官方期刊Journal of Neuroimaging编委，Cancer Imaging、Human Brain Mapping和CNS Neuroscience & Therapeutics等多本SCI期刊长期审稿人
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