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據報道， 近日，華東理工大學劉昌勝院士團隊在電化學可控構建Janus 結構骨修復材料研究中取得突破性成果， Advanced Functional Materials 以 “ Programmable Electrofabrication of Porous Janus Films with Tunable Janus Balance for Anisotropic Cell Guidance and Tissue Regeneration ” 為題在線發表相關工作。

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在結構 / 組成上具備各向異性的生物材料，可以提供更為豐富的功能，在醫學領域的需求越來越大。 生理性修復和再生需要調動周圍健康細胞的再生達到修復，最后完全恢復機體組織原有的結構和功能。這一過程周期較長，往往被附近其它組織的快速增生和競爭性占位所干擾而失去再生的空間。在臨床 口腔及頜面外科的骨缺損治療中，除了骨再生問題外，周圍由纖維細胞快速增生引起的軟組織競爭性占位問題也是臨床常見問題。研究團隊針對此臨床問題，利用電化學手段可控構建了一種各向異性的 Janus 結構復合活性支架。通過材料表面拓撲結構差異化調控細胞行為，實現屏蔽軟組織長入，同時誘導骨再生的雙重活性功能。

研究人員發現天然多糖殼聚糖可在電場驅動下發生電泳遷移，并在陰極區域沉積成凝膠，同時，電解液中的鹽效應能通過屏蔽電場影響殼聚糖的電泳速度，進而精確調控殼聚糖凝膠的孔隙結構。基于此原理，他們設計了無鹽 - 有鹽兩種電解液環境，通過簡單的兩步電化學沉積，可控制備出致密 / 多孔 Janus 結構復合活性水凝膠支架。致密層提供纖維細胞隔離功能，多孔層高度仿生了天然骨結構，提供促成骨微環境。該材料植入顱骨缺損處，與臨床上廣泛使用的 Bio-Gide 膠原基材料對比，顯著提高了缺損處的骨再生速度和骨再生質量。

該研究在劉昌勝院士和屈雪教授共同指導下，由博士研究生雷淼完成，并得到了美國馬里蘭大學 Gregory F. Payne 教授的大力支持。研究工作得到了國家自然科學基金委創新研究群體項目、 111 引智計劃等項目的資助。