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从(cóng)1月(yuè)29日(rì)上(shàng)映(yìng)至(zhì)今(jīn)，《哪(nǎ)吒(zhā)2》热(rè)度(dù)依(yī)旧(jiù)，其(qí)中(zhōng)，太(tài)乙(yǐ)真(zhēn)人(rén)用(yòng)藕(ǒu)粉(fěn)给(gěi)哪(nǎ)吒(zhā)和(hé)敖(áo)丙(bǐng)重(zhòng)塑(sù)肉(ròu)身(shēn)的(de)情(qíng)节(jié)可(kě)以(yǐ)说(shuō)是(shì)电(diàn)影(yǐng)的(de)关键情节(jié)之(zhī)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(zuò)到(dào)的(de)吧(ba)~

01、藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)修(xiū)复(fù)骨(gǔ)骼(gé)的(de)奥(ào)秘(mì)：自(zì)然(rán)降(jiàng)解(jiě)的(de)仿(fǎng)生(shēng)骨(gǔ)架(jià)

近(jìn)日(rì)，武(wǔ)汉(hàn)轻(qīng)工(gōng)大(dà)学(xué)团(tuán)队(duì)以(yǐ)藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)为(wèi)原(yuán)料(liào)，根(gēn)据(jù)患(huàn)者(zhě)的(de)骨(gǔ)损(sǔn)伤(shāng)情(qíng)况(kuàng)，利(lì)用(yòng)高(gāo)精(jīng)度(dù)3D打(dǎ)印(yìn)技(jì)术(shù)，实(shí)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。

藕纤维骨支架制备流程

图源：长江云新闻

其实，这种藕纤维骨支架的修复机制，主要包含了两大核心：结构仿生和动态降解。

1、 结构仿生

藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)的(de)多(duō)孔(kǒng)结(jié)构(gòu)与(yǔ)人(rén)体(tǐ)骨(gǔ)组(zǔ)织(zhī)微(wēi)环(huán)境(jìng)的(de)契(qì)合(hé)度(dù)达(dá)到(dào)90%，这(zhè)种(zhǒng)仿(fǎng)生(shēng)结(jié)构(gòu)不(bù)仅(jǐn)为(wèi)骨(gǔ)细(xì)胞(bāo)提(tí)供(gōng)了(le)攀(pān)附(fù)生(shēng)长(zhǎng)的(de)“脚(jiǎo)手(shǒu)架(jià)”——骨(gǔ)细(xì)胞(bāo)会(huì)沿(yán)着(zhe)定(dìng)制(zhì)的(de)藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)支(zhī)架(jià)生(shēng)长(zhǎng)，而(ér)且(qiě)支(zhī)架(jià)内(nèi)部(bù)连(lián)通(tōng)的(de)孔(kǒng)道(dào)还(hái)能(néng)促(cù)进(jìn)营养物质运输。在动物实验中，植入支架的骨折部位在短(duǎn)短(duǎn)8周(zhōu)内(nèi)愈(yù)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

藕纤维具有优异的生物相容性，进入人体一定时间后会自然被降解。藕纤维骨支架的降解速率可通过化学改性精确调控（6个月至2年），与骨再生速度同步，这样可以避免传统材料“过早失效”或“长期滞留”的问题，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，虽然能在一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(lìng)人(rén)头(tóu)疼(téng)的(de)是(shì)，植(zhí)入(rù)物(wù)在(zài)患(huàn)者(zhě)痊(quán)愈(yù)之(zhī)后(hòu)，需(xū)通(tōng)过(guò)二(èr)次(cì)手(shǒu)术(shù)取(qǔ)出(chū)，增(zēng)加(jiā)了(le)痛(tòng)苦(kǔ)和经济负担[1]。

钛(tài)合(hé)金(jīn)植(zhí)入(rù)物(wù)图(tú)源(yuán)：参(cān)考(kǎo)文献(xiàn)[1]

这(zhè)些(xiē)问(wèn)题(tí)促(cù)使(shǐ)科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)从(cóng)自(zì)然(rán)界(jiè)中(zhōng)寻(xún)找(zhǎo)更(gèng)加(jiā)理(lǐ)想的生物材料，在众多含有自然纤维的植物中，莲藕脱颖而出，主要源于其结构、成分与性质的完美结合。

结(jié)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(zhōng)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(ǒu)纤(xiān)维(wéi)的(de)压(yā)缩(suō)强(qiáng)度(dù)（10-15 MPa）与(yǔ)人(rén)类(lèi)松(sōng)质(zhì)骨(gǔ)（4-12 MPa）匹(pǐ)配(pèi)，拉(lā)伸(shēn)延(yán)展(zhǎn)性(xìng)达(dá)20%，能(néng)够(gòu)模(mó)拟(nǐ)骨(gǔ)骼(gé)的(de)弹(dàn)性(xìng)与(yǔ)韧(rèn)性(xìng)[2] 。

藕纤维表面形态及横截面图源：参考文献[2]

03、藕纤维的多维应用图谱

除了骨骼修复，藕纤维凭借着优异的特性在众多领域得到了广泛应用。

在医疗领域，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(zhí)径10-20微(wēi)米(mǐ)的(de)纤(xiān)维(wéi)束(shù)可(kě)以(yǐ)引(yǐn)导(dǎo)轴(zhóu)突(tū)再(zài)生(shēng)，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)问题，还为环保事业做出了贡献。

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想象中。”

参考文献

[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(zhōng)医(yī)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）