作者:李思辉,刘时源 来源:中国科学报 发布时间:2025/3/21 18:26:30
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现实版“哪吒重生”:科学家以藕纤维重塑骨骼

 

截至3月18日,《哪吒之魔童闹海》总票房突破150亿元,冲进全球票房前五。在这部影片中,太乙真人用藕粉给哪吒重塑肉身的情节令人印象深刻。殊不知,用莲藕重塑肉身并非纯属神话想象。

日前,《中国科学报》从武汉轻工大学获悉,该校江雪玉博士团队的一项研究把莲藕变成破解人类骨骼修复难题的“神奇材料”,用于骨骼修复与再生,实现了现实版的“用藕重塑肉身”。

江雪玉(前排左一)、易阳(前排右一)及团队成员。受访者供图


神话与科研的“偶遇”


“太神奇了!”当《哪吒2》中太乙真人用莲藕重塑哪吒肉身的情节在网上爆火时,江雪玉忍不住感叹:“我们的工作和神话真是如出一辙!”

早在2022年,江雪玉团队就开始了对莲藕纤维功能化利用的研究,以之开展的骨修复应用则在2024年底取得初步成果。

江雪玉介绍,骨折是日常生活中常见的健康问题,全球每年有数以亿计的人受其困扰。传统治疗方法,如打石膏、植入金属固定物等,存在诸多弊端——打石膏不仅限制患者行动,长时间固定还可能导致肌肉萎缩;金属固定物则可能引发排异反应,且需二次手术取出,给患者带来额外痛苦和经济负担。

藕纤维支架的出现,为骨折治疗开辟了新思路。藕纤维具备良好的生物相容性,能与人体组织和谐共处,大大降低了排异风险。其独特的多孔结构,就像为细胞打造了一个个温馨的“家”,加速骨折部位的愈合。此外,藕纤维支架在体内可逐渐降解,无需二次手术取出,避免了患者再次遭受手术之苦。

神话中的“重塑肉身”,与科学家在再生医学和组织工程领域的研究目标不谋而合。尽管现实中的科研远比神话复杂,无法像太乙真人那样瞬间完成肉体重塑,但通过干细胞、3D生物打印等技术,研究人员正一步步探明人体组织修复与重建的奥秘。

江雪玉有时甚至会产生一些遐想:“古老神话传说和现代科学研究之间或许有着某种跨越时空的联系。”

“藕断丝连”带来的启发

在研发藕纤维支架的过程中,团队偶然发现了另一个宝贝——传统藕淀粉生产中的藕皮、藕节等“废料”。

起初,江雪玉团队尝试处理研发中莲藕的废弃部分时,偶然发现它们天然的纤维结构和生物相容性,非常适合作为仿生组织工程材料。

在一次关键实验中,团队将处理后的藕纤维支架与小鼠间充质干细胞共培养,显微镜下的画面让大家激动不已:细胞不仅能很好地附着在支架上,还迅速生长、增殖,展现出强大的生命力。

然而,问题接踵而至——藕纤维支架的强度不够,就像一个“弱不禁风”的小瘦子,没办法承受太大压力。

为攻克这一难题,让它可以“升级打怪”,团队日夜钻研,反复试验各种方法。终于,他们成功改进支架的机械性能,使其能够承受一定压力和张力。

“就像是给藕纤维穿上了一件‘超级盔甲’,让它从普通的‘自然战士’升级为‘超级英雄’。这一突破意味着,藕纤维支架不仅可用于软组织修复,还在更复杂的组织工程领域崭露头角。”研究人员介绍。

在初步动物实验中,藕纤维支架展现出良好的组织再生效果,进一步验证了其作为“医疗神器”的可行性。

在这项实验过程中,研究人员还面临着让支架材料既具备足够机械强度,又能为细胞生长提供良好环境的挑战。此时,莲藕材料“藕断丝连”的特性又给了他们灵感。

莲藕的纤维结构即使断裂,内在联系依然存在。研究人员受其启发,进一步研究发现,经过3D打印后的莲藕天然纤维多孔支架,不仅能为细胞提供附着和生长空间,还展现出优异的韧性和弹性,与骨组织所需力学性能高度契合。

研究人员深入研究莲藕纤维支架微观结构,发现其“断而不离”的特性源于纤维间多层次连接和交错排列。受此启发,他们设计出一种仿生支架材料,既能支撑骨组织再生,又能降解吸收,成功解决实验中的关键难题。

藕纤维骨支架。受访者供图

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“风火轮”甜品的诞生

《中国科学报》了解到,江雪玉团队的“莲藕重生”成果不仅体现在医疗领域,还延伸到食品创新上——该团队用藕全粉打印出的“风火轮”甜品,有望成为吞咽障碍患者的福音。

数据显示,全球约有5.9亿吞咽障碍人群,他们在饮食上面临巨大挑战,普通食物可能引发呛咳或窒息风险。江雪玉意识到,开发既美味营养又易于吞咽的食品,能极大改善这些特殊人群的生活质量。

研究全藕粉时,该团队发现其营养健康价值高,凝胶性和可塑性良好,具备开发功能性食品的潜力。全藕粉柔软质地和易消化特性,使其成为理想材料。

研究人员决定将以3D打印技术制作营养精准的个性化食品,满足吞咽困难患者的需要。从实验设计到变成现实,研究团队反复实验,优化产品配方和3D打印参数,确保“风火轮”能提供人体所需大部分营养元素,同时满足吞咽障碍患者食用的质构要求。最终,这款创意甜品成功诞生!

为什么起名“风火轮”?团队成员介绍,哪吒的“风火轮”象征速度与活力,用全藕粉打印的“风火轮”甜品,寓意着加速特殊人群恢复、保持健康活力。

“正如‘风火轮’和藕纤维支架所象征的那样,我们希望未来的医疗器材将更加智能、自然和人性化,真正实现‘医食同源’。”江雪玉表示。

 
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