港大牙醫學院與哈佛醫學院合作 推動形狀適應性水凝膠用於複雜創傷重建

香港大學（港大）牙醫學院研究團隊與哈佛醫學院布萊根婦女醫院（Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School）Su Ryon Shin教授團隊合作，進一步推進並完成一種形狀適應性水凝膠的臨床驗證。該材料針對嚴重出血、不規則骨缺損及粉碎性骨折等具挑戰性的臨床創傷狀況而設計。

研究成果已於國際學術期刊《先進材料》發表。研究顯示，這種名為iHEÄLS的新型生物材料，有望成為複雜顱頜面重建的多功能材料平台。受Play-Doh可塑性啟發，該水凝膠可按照不規則解剖缺損進行塑形及適應，同時具備快速止血、強效組織黏附、自行修復能力及良好機械韌性等特點，適合進一步探索其在急症創傷治療的應用。

港大研究團隊由港大牙醫學院應用口腔科學及社區牙醫護理部生物功能材料學助理教授Sang Jin Lee教授領導。iHEÄLS平台由港大與哈佛團隊合作開發。Su Ryon Shin教授領導的哈佛團隊主導水凝膠平台的發明及材料工程設計；港大牙醫學院團隊則在此基礎上進一步開發並建立其潛在臨床應用方向，尤其聚焦於複雜顱頜面創傷，並主導相關臨床功能驗證。

這項合作的核心，是一個以臨床需求為導向的問題：當患者存在活動性出血、潮濕及受損的組織表面、高度不規則的骨缺損及碎裂骨組織，以致傳統重建材料難以應用時，生物材料可以如何發揮作用？在既有材料平台的基礎上，港大牙醫學院團隊進一步探索iHEÄLS作為一種可塑形、具形狀適應性的材料，用於貼合複雜缺損、控制出血，並為組織修復提供有利的再生微環境。

iHEÄLS平台採用階層式三重網絡結構，由聚乙烯醇（polyvinyl alcohol）、明膠（gelatin）及纖維素納米晶體（cellulose nanocrystals）組成，並透過動態硼酸酯鍵及酶促共價鍵進行交聯。這種分子結構賦予水凝膠良好的形狀適應性、自行修復能力、組織黏附性及機械完整性。該材料可經塑形或直接置入不規則缺損，使其能夠緊密貼合複雜的解剖形態，而不需要為配合剛性植入物的形狀重新修整缺損。

在這些材料特性的基礎上，港大牙醫學院團隊進一步將iHEÄLS拓展至與臨床高度相關的顱頜面創傷應用情況。研究團隊系統評估其血液相容性、生物降解特性、組織整合能力及再生修復表現，尤其聚焦於傳統上挑戰較大的活動性出血、不規則或粉碎性骨缺損等情況。

體內實驗顯示，iHEÄLS能夠在出血的骨表面快速實現止血，同時緊密貼合不規則的顱骨缺損。對於嚴重創傷而言，這些特性尤其重要，因為難以控制的出血、潮濕的組織表面及不規則的缺損形態均可能增加傳統骨移植及固定程序的難度。

研究團隊進一步探索iHEÄLS與自體骨碎片聯合使用的可能性。結果顯示，水凝膠能夠在不規則缺損內容納並穩定細小骨碎片，同時支持新骨形成。這一結果顯示其在粉碎性骨折中的潛在應用價值，因為此類創傷往往伴隨大量細小骨碎片，而這些碎片在傳統方法下可能難以保存、重新定位或進行機械固定。

iHEÄLS並非僅作為被動填充材料，而是旨在建立一個有利於組織逐步修復的生物支持性環境。其降解特性與組織再生進程相匹配，而臨床研究亦顯示良好的組織整合，且未見明顯不良組織反應，進一步支持其未來臨床轉化的潛力。

Sang Jin Lee教授表示：「與哈佛團隊的合作讓我們不只是開發一種新的水凝膠，更進一步思考一個具有臨床意義的問題：這種材料可以在哪些情況下發揮最大的作用？我們的研究重點，是將iHEÄLS獨特的材料性能轉化為針對複雜顱頜面創傷的實際解決方案，尤其是面對嚴重出血及骨組織碎裂等傳統重建方法中極具挑戰性的情況。」

研究結果為iHEÄLS在急症及重建醫學中的臨床轉化建立了潛在路徑，其能夠適應不規則缺損、黏附於潮濕組織表面、控制出血，以及容納並穩定骨碎片的特性，有望降低複雜顱頜面創傷重建的技術難度。

研究團隊期望，該技術未來可進一步發展至嚴重面部創傷、粉碎性顱頜面骨折、急症骨重建，以及其他傳統植入物或固定方法較難應用的情況。在正式進入臨床應用前，仍需進一步研究，以確立其安全性、有效性及符合相關監管要求。

是次研究亦展現了一種合作模式，將哈佛團隊在水凝膠發明及生物材料工程方面的專長，與港大牙醫學院在臨床需求及臨床前研究方面的專業相結合，推動創新的生物材料平台，由材料開發走向具有臨床意義的創傷重建應用。

研究論文： https://doi.org/10.1002/adma.74385

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