被扔掉的廢羊毛,正在被用來修復人體骨骼
在大多數人的印象裡，羊毛的命運似乎壹眼看得到頭：它們先是被剪下、然後清洗、紡紗，最後變成毛衣或地毯等織物。而那些因為太粗、太短或有瑕疵而被紡織業淘汰的“廢料”，通常只能被填埋或焚燒，被人拋棄。但在倫敦國王學院（King’s College London）謝裡夫·埃爾沙卡維（Sherif Elsharkawy）博士的團隊眼裡，這些被視為累贅的生物邊角料卻藏著修復人體骨骼的潛力。
近期，該團隊在《生物材料進展》（Biomaterials Advances）上發表了壹項研究：他們從英國謝特蘭群島綿羊的粗毛中提取出角蛋白，制成壹種仿生膜，成功幫助大鼠修復了大面積的顱骨損傷。這項研究向目前骨科和牙科領域的“金標准”：膠原蛋白膜，發起了挑戰。
為什麼要換掉膠原蛋白？
要理解這個挑戰，我們需要先看看醫生在處理骨缺損時的困境。
想象壹下這樣的場景：壹位患者的骨骼因嚴重外傷或腫瘤切除，留下了壹個較大的缺損空腔。在人體自身的修復過程中，負責骨骼再生的成骨細胞，其增殖和遷移速度相對較慢；而周圍的軟組織細胞（如成纖維細胞）卻像雜草壹樣長得飛快。如果不進行醫療幹預，會發生什麼呢？
答案是，這些生長迅猛的軟組織細胞會搶先填滿骨缺損的空腔，導致成骨細胞無法進入，骨頭便再也無法自行愈合。為了解決這個問題，醫生會植入壹層“屏障膜”，其作用就像壹道物理屏障，用來阻擋軟組織細胞侵入，為內部的成骨細胞營造壹個相對封閉、不受幹擾的空間，讓骨骼得以緩慢而有序地再生。這項技術，在臨床上被稱為“引導骨再生技術”（GBR）。
幾拾年來，提取自牛或豬的膠原蛋白膜壹直是這個領域的首選材料。它的優點是生物相容性好，細胞喜歡在上面附著。但缺點也很明顯：它太軟了，且降解速度難以控制。在口腔或承重骨修復中，膠原蛋白膜往往在骨頭還沒長好之前，就被體液侵蝕塌陷了。壹旦屏障失效，手術就算白做了。此外，作為異體蛋白，它還存在潛在的免疫排斥和病原體風險。
與之不同，羊毛的主要成分是角蛋白。這種蛋白富含半胱氨酸，分子間能形成強韌的贰硫鍵。埃爾沙卡維團隊並沒有簡單地使用原始角蛋白，而是通過不同的化學交聯手段，制備了肆種不同特性的膜，以尋找最佳平衡點。
其中，壹種名為 Ker5 的基礎膜僅通過角蛋白自身的相互作用形成，質地致密；另壹種 Ker5TE1 則引入了溫和的化學交聯劑（TEGDMA），增加了內部孔隙率；還有壹種 M-Ker5TE1 預先礦化，表面附著了類似骨成分的納米晶體；最後壹種 Ker5H3 則通過更強烈的化學交聯（HDI）獲得了極高的剛性。
相比軟塌塌的膠原蛋白，這些角蛋白膜在手術中表現出更好的操作性。它們更容易貼合不規則的骨缺損邊緣，不易撕裂，既能維持形狀，又有足夠的彈性抵抗周圍組織的擠壓。特別是經過預礦化處理的 M-Ker5TE1 和高度交聯的 Ker5H3，在體外實驗中顯示出對幹細胞的強大吸引力。
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還沒人說話啊，我想來說幾句
近期，該團隊在《生物材料進展》（Biomaterials Advances）上發表了壹項研究：他們從英國謝特蘭群島綿羊的粗毛中提取出角蛋白，制成壹種仿生膜，成功幫助大鼠修復了大面積的顱骨損傷。這項研究向目前骨科和牙科領域的“金標准”：膠原蛋白膜，發起了挑戰。
為什麼要換掉膠原蛋白？
要理解這個挑戰，我們需要先看看醫生在處理骨缺損時的困境。
想象壹下這樣的場景：壹位患者的骨骼因嚴重外傷或腫瘤切除，留下了壹個較大的缺損空腔。在人體自身的修復過程中，負責骨骼再生的成骨細胞，其增殖和遷移速度相對較慢；而周圍的軟組織細胞（如成纖維細胞）卻像雜草壹樣長得飛快。如果不進行醫療幹預，會發生什麼呢？
答案是，這些生長迅猛的軟組織細胞會搶先填滿骨缺損的空腔，導致成骨細胞無法進入，骨頭便再也無法自行愈合。為了解決這個問題，醫生會植入壹層“屏障膜”，其作用就像壹道物理屏障，用來阻擋軟組織細胞侵入，為內部的成骨細胞營造壹個相對封閉、不受幹擾的空間，讓骨骼得以緩慢而有序地再生。這項技術，在臨床上被稱為“引導骨再生技術”（GBR）。
幾拾年來，提取自牛或豬的膠原蛋白膜壹直是這個領域的首選材料。它的優點是生物相容性好，細胞喜歡在上面附著。但缺點也很明顯：它太軟了，且降解速度難以控制。在口腔或承重骨修復中，膠原蛋白膜往往在骨頭還沒長好之前，就被體液侵蝕塌陷了。壹旦屏障失效，手術就算白做了。此外，作為異體蛋白，它還存在潛在的免疫排斥和病原體風險。
與之不同，羊毛的主要成分是角蛋白。這種蛋白富含半胱氨酸，分子間能形成強韌的贰硫鍵。埃爾沙卡維團隊並沒有簡單地使用原始角蛋白，而是通過不同的化學交聯手段，制備了肆種不同特性的膜，以尋找最佳平衡點。
其中，壹種名為 Ker5 的基礎膜僅通過角蛋白自身的相互作用形成，質地致密；另壹種 Ker5TE1 則引入了溫和的化學交聯劑（TEGDMA），增加了內部孔隙率；還有壹種 M-Ker5TE1 預先礦化，表面附著了類似骨成分的納米晶體；最後壹種 Ker5H3 則通過更強烈的化學交聯（HDI）獲得了極高的剛性。
相比軟塌塌的膠原蛋白，這些角蛋白膜在手術中表現出更好的操作性。它們更容易貼合不規則的骨缺損邊緣，不易撕裂，既能維持形狀，又有足夠的彈性抵抗周圍組織的擠壓。特別是經過預礦化處理的 M-Ker5TE1 和高度交聯的 Ker5H3，在體外實驗中顯示出對幹細胞的強大吸引力。
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