美國(guó)加利福尼亞大學(xué)Riverside分校納米科學(xué)與工程中心著名教授Haddon研究小組最近發(fā)現(xiàn)，碳納米管可以用作新骨生長(zhǎng)的“腳手架”，這對(duì)骨質(zhì)疏松患者和骨折者來(lái)說(shuō)是一個(gè)好消息。
人造骨支架可由多種材料構(gòu)成，例如聚合物或縮氨酸纖維。但是它們的強(qiáng)度低，并且有被人體排斥的潛在可能。碳納米管尺寸只有人類(lèi)頭發(fā)的十萬(wàn)分之一，而且強(qiáng)度高，彈性好，密度低。另外，還有一項(xiàng)非常重要的特征，即它是碳基的，可以替代骨骼中的有機(jī)部分。這些性質(zhì)使碳納米管非常適合做支撐新骨生長(zhǎng)的支架。骨組織是膠原質(zhì)纖維和羥磷灰石晶體的復(fù)合物，這種復(fù)合物是基于磷酸鈣的一種無(wú)機(jī)物。膠原質(zhì)三螺旋體可以本能地形成尺寸很小的納米束,作為羥磷灰石晶體的生長(zhǎng)模板。Haddon小組證明碳納米管能夠取代膠原質(zhì)的角色誘導(dǎo)羥磷灰石晶體生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后，碳納米管能夠吸引鈣離子，促進(jìn)結(jié)晶過(guò)程，在增強(qiáng)碳納米管水溶性的同時(shí)，它的生物適應(yīng)性也提高了。
在此領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外都已進(jìn)行了研究并取得一些成果。美國(guó)肯塔基基金會(huì)大學(xué)2001年8月1日公開(kāi)的US6670179碳納米管的分子功能及用作神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，指出一個(gè)細(xì)胞及其培養(yǎng)基和神經(jīng)再生系統(tǒng)包括一根碳納米管和一個(gè)長(zhǎng)于其上的神經(jīng)細(xì)胞，他們還提出了促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的方法。
美國(guó)倫斯勒工學(xué)院2001年11月22日公開(kāi)的WO0187193應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的導(dǎo)電納米合成材料，將造骨細(xì)胞放置于導(dǎo)電的納米合成材料上，電子激發(fā)能夠增強(qiáng)造骨細(xì)胞的增殖。這種合成材料包括導(dǎo)電的納米材料和具有生物適應(yīng)性的聚合物或陶瓷，碳納米管也可以作為導(dǎo)電納米材料。
清華大學(xué)材料系崔福齋教授課題組研制成功的“NB系列納米晶膠原基骨材料”， 與原有傳統(tǒng)人工骨材料的最大區(qū)別在于修復(fù)后的骨頭和人體骨完全一樣，不會(huì)在體內(nèi)留下植入物。2002年2月27日他們公開(kāi)了01141901含有納米相鈣磷鹽、膠原和海藻酸鹽的骨材料的制備方法，發(fā)明的骨材料具有優(yōu)異的生物相容性，結(jié)構(gòu)上也具有仿骨性。其鈣磷鹽晶體尺寸在納米量級(jí)，與有機(jī)成分膠原的結(jié)合緊密，排列有一定規(guī)律，由于采用的是天然原料此材料的生物相容性也很好。
山東大學(xué)2003年9月10日公開(kāi)的03112066羥基磷灰石/碳納米管復(fù)合材料及其制備工藝,涉及一種羥基磷灰石與碳納米管的復(fù)合材料及其制備工藝。該復(fù)合材料主要由羥基磷灰石和碳納米管兩部分組成。工藝過(guò)程為先采用化學(xué)沉淀法合成羥基磷灰石，不經(jīng)過(guò)固液分離過(guò)程，直接與碳納米管復(fù)合制備出羥基磷灰石-碳納米管復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有良好的機(jī)械性能和生物相容性，同時(shí)具有一定的磁性及吸波性，可用于人體骨的修復(fù)、替換及骨科疾病的體外物理治療等方面，并在人體承重骨及磁性和吸波材料方面具有應(yīng)用潛力。
清華大學(xué)2002年12月27日公開(kāi)的02117633碳納米管增強(qiáng)的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料，是一種碳納米管增強(qiáng)的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料，以微生物合成的聚羥基脂肪酸酯(PHA)為基體，并以碳納米管增強(qiáng)。所得復(fù)合材料具有良好的生物可降解性和生物相容性以及PHA材料獨(dú)特的壓電性和碳納米管的良好導(dǎo)電性，并具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，適合于作骨修復(fù)用材料。
這項(xiàng)研究屬于材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的交叉領(lǐng)域,能夠增加人造骨的彈性和強(qiáng)度，改善接骨的方法，以及提出了治療骨質(zhì)疏松癥的新途徑,引起了國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注,有很好的應(yīng)用前景。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)還顯示：納米科技用種種辦法可以讓人體自我醫(yī)治。
人造骨支架可由多種材料構(gòu)成，例如聚合物或縮氨酸纖維。但是它們的強(qiáng)度低，并且有被人體排斥的潛在可能。碳納米管尺寸只有人類(lèi)頭發(fā)的十萬(wàn)分之一，而且強(qiáng)度高，彈性好，密度低。另外，還有一項(xiàng)非常重要的特征，即它是碳基的，可以替代骨骼中的有機(jī)部分。這些性質(zhì)使碳納米管非常適合做支撐新骨生長(zhǎng)的支架。骨組織是膠原質(zhì)纖維和羥磷灰石晶體的復(fù)合物，這種復(fù)合物是基于磷酸鈣的一種無(wú)機(jī)物。膠原質(zhì)三螺旋體可以本能地形成尺寸很小的納米束,作為羥磷灰石晶體的生長(zhǎng)模板。Haddon小組證明碳納米管能夠取代膠原質(zhì)的角色誘導(dǎo)羥磷灰石晶體生長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)化學(xué)處理后，碳納米管能夠吸引鈣離子，促進(jìn)結(jié)晶過(guò)程，在增強(qiáng)碳納米管水溶性的同時(shí)，它的生物適應(yīng)性也提高了。
在此領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外都已進(jìn)行了研究并取得一些成果。美國(guó)肯塔基基金會(huì)大學(xué)2001年8月1日公開(kāi)的US6670179碳納米管的分子功能及用作神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的培養(yǎng)基，指出一個(gè)細(xì)胞及其培養(yǎng)基和神經(jīng)再生系統(tǒng)包括一根碳納米管和一個(gè)長(zhǎng)于其上的神經(jīng)細(xì)胞，他們還提出了促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞生長(zhǎng)的方法。
美國(guó)倫斯勒工學(xué)院2001年11月22日公開(kāi)的WO0187193應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的導(dǎo)電納米合成材料，將造骨細(xì)胞放置于導(dǎo)電的納米合成材料上，電子激發(fā)能夠增強(qiáng)造骨細(xì)胞的增殖。這種合成材料包括導(dǎo)電的納米材料和具有生物適應(yīng)性的聚合物或陶瓷，碳納米管也可以作為導(dǎo)電納米材料。
清華大學(xué)材料系崔福齋教授課題組研制成功的“NB系列納米晶膠原基骨材料”， 與原有傳統(tǒng)人工骨材料的最大區(qū)別在于修復(fù)后的骨頭和人體骨完全一樣，不會(huì)在體內(nèi)留下植入物。2002年2月27日他們公開(kāi)了01141901含有納米相鈣磷鹽、膠原和海藻酸鹽的骨材料的制備方法，發(fā)明的骨材料具有優(yōu)異的生物相容性，結(jié)構(gòu)上也具有仿骨性。其鈣磷鹽晶體尺寸在納米量級(jí)，與有機(jī)成分膠原的結(jié)合緊密，排列有一定規(guī)律，由于采用的是天然原料此材料的生物相容性也很好。
山東大學(xué)2003年9月10日公開(kāi)的03112066羥基磷灰石/碳納米管復(fù)合材料及其制備工藝,涉及一種羥基磷灰石與碳納米管的復(fù)合材料及其制備工藝。該復(fù)合材料主要由羥基磷灰石和碳納米管兩部分組成。工藝過(guò)程為先采用化學(xué)沉淀法合成羥基磷灰石，不經(jīng)過(guò)固液分離過(guò)程，直接與碳納米管復(fù)合制備出羥基磷灰石-碳納米管復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有良好的機(jī)械性能和生物相容性，同時(shí)具有一定的磁性及吸波性，可用于人體骨的修復(fù)、替換及骨科疾病的體外物理治療等方面，并在人體承重骨及磁性和吸波材料方面具有應(yīng)用潛力。
清華大學(xué)2002年12月27日公開(kāi)的02117633碳納米管增強(qiáng)的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料，是一種碳納米管增強(qiáng)的高分子基骨修復(fù)用復(fù)合材料，以微生物合成的聚羥基脂肪酸酯(PHA)為基體，并以碳納米管增強(qiáng)。所得復(fù)合材料具有良好的生物可降解性和生物相容性以及PHA材料獨(dú)特的壓電性和碳納米管的良好導(dǎo)電性，并具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，適合于作骨修復(fù)用材料。
這項(xiàng)研究屬于材料科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的交叉領(lǐng)域,能夠增加人造骨的彈性和強(qiáng)度，改善接骨的方法，以及提出了治療骨質(zhì)疏松癥的新途徑,引起了國(guó)內(nèi)外的普遍關(guān)注,有很好的應(yīng)用前景。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)還顯示：納米科技用種種辦法可以讓人體自我醫(yī)治。
