现实版“太乙真人”上线：给哪吒塑身的藕，也可以修复你的骨头！-新闻中心-平台-全球领先人工智能嵌入式开发平台

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(qíng)节(jié)之(zhī)一(yī)。

图(tú)源(yuán)：《哪(nǎ)吒(zhā)之(zhī)魔(mó)童(tóng)闹(nào)海(hǎi)》

不(bù)过(guò)，你(nǐ)能(néng)想(xiǎng)到(dào)吗(ma)？这(zhè)种(zhǒng)看(kàn)似(shì)只(zhǐ)能(néng)在(zài)神(shén)话(huà)中(zhōng)才(cái)能(néng)出(chū)现(xiàn)的(de)奇(qí)迹(jī)，已(yǐ)经(jīng)照(zhào)进(jìn)了(le)现(xiàn)实(shí)。

武(wǔ)汉(hàn)轻(qīng)工(gōng)大(dà)学(xué)科(kē)研(yán)团(tuán)队(duì)潜(qián)心(xīn)研(yán)究(jiū)莲(lián)藕(ǒu)十(shí)余(yú)载(zài)，终(zhōng)于(yú)做(zuò)到(dào)了(le)“用(yòng)藕(ǒu)重(zhòng)塑(sù)肉(ròu)身(shēn)”——利(lì)用(yòng)藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)帮(bāng)助(zhù)骨(gǔ)骼(gé)修(xiū)复(fù)。一(yī)起(qǐ)来(lái)看(kàn)看(kàn)，这(zhè)是(shì)怎(zěn)么(me)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(xiàn)了(le)骨(gǔ)支(zhī)架(jià)的(de)特(tè)异(yì)性(xìng)定(dìng)制(zhì)。

这(zhè)些(xiē)定(dìng)制(zhì)化(huà)的(de)骨(gǔ)支(zhī)架(jià)不(bù)仅(jǐn)孔(kǒng)隙(xì)率(lǜ)和(hé)力(lì)学(xué)强(qiáng)度(dù)高(gāo)，而(ér)且(qiě)孔(kǒng)隙(xì)的(de)大(dà)小(xiǎo)、密(mì)度(dù)均(jūn)可(kě)以(yǐ)根(gēn)据(jù)患(huàn)者(zhě)的(de)具(jù)体(tǐ)情(qíng)况(kuàng)进(jìn)行(xíng)调(diào)整(zhěng)，植(zhí)入(rù)人(rén)体(tǐ)后(hòu)可(kě)以(yǐ)有(yǒu)效(xiào)促(cù)进(jìn)骨(gǔ)细(xì)胞(bāo)增(zēng)殖(zhí)，加(jiā)快(kuài)损(sǔn)伤(shāng)骨(gǔ)组(zǔ)织(zhī)的(de)自(zì)我(wǒ)修(xiū)复(fù)。

藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)骨(gǔ)支(zhī)架制备流程

图源：长江云新闻

其实，这种藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)骨(gǔ)支(zhī)架(jià)的(de)修(xiū)复(fù)机(jī)制(zhì)，主要(yào)包(bāo)含(hán)了(le)两(liǎng)大(dà)核(hé)心(xīn)：结(jié)构(gòu)仿(fǎng)生(shēng)和(hé)动(dòng)态(tài)降(jiàng)解(jiě)。

1、结(jié)构(gòu)仿(fǎng)生(shēng)

藕纤维的多孔结构与人(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)制的藕纤维支架生长，而且支架内部连通的孔道还能促进营养物质运输。在动物实验中，植入支架的骨折部位在短短8周内愈合率就达到了95%，新生骨骼强度与天然骨相当。

藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)骨(gǔ)支(zhī)架(jià)修(xiū)复(fù)骨(gǔ)损(sǔn)伤(shāng)示(shì)意(yì)图(tú)图(tú)源(yuán)：长(zhǎng)江(jiāng)云(yún)新(xīn)闻(wén)

2、动(dòng)态(tài)降(jiàng)解(jiě)

藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)具(jù)有(yǒu)优(yōu)异(yì)的(de)生(shēng)物(wù)相(xiāng)容(róng)性(xìng)，进(jìn)入(rù)人(rén)体(tǐ)一定时间后会(huì)自(zì)然(rán)被(bèi)降(jiàng)解(jiě)。藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)骨(gǔ)支(zhī)架(jià)的(de)降(jiàng)解(jiě)速(sù)率(lǜ)可(kě)通(tōng)过(guò)化(huà)学(xué)改(gǎi)性(xìng)精(jīng)确(què)调(diào)控(kòng)（6个(gè)月(yuè)至(zhì)2年(nián)），与(yǔ)骨(gǔ)再(zài)生(shēng)速(sù)度(dù)同(tóng)步(bù)，这(zhè)样(yàng)可(kě)以(yǐ)避(bì)免(miǎn)传(chuán)统(tǒng)材(cái)料(liào)“过(guò)早(zǎo)失(shī)效(xiào)”或(huò)“长(zhǎng)期(qī)滞(zhì)留(liú)”的(de)问(wèn)题(tí)，也(yě)不(bù)需(xū)要(yào)进(jìn)行(xíng)二(èr)次(cì)手(shǒu)术(shù)取(qǔ)出(chū)。

02、藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)成(chéng)为(wèi)骨(gǔ)骼(gé)修(xiū)复(fù)“神(shén)器(qì)”的(de)原(yuán)因(yīn)

每(měi)年(nián)，全球(qiú)因(yīn)骨(gǔ)折(zhé)、骨(gǔ)缺(quē)损(sǔn)等(děng)骨(gǔ)科(kē)疾(jí)病(bìng)接(jiē)受(shòu)治(zhì)疗(liáo)的(de)患(huàn)者(zhě)超(chāo)过(guò)3.5亿(yì)人(rén)。传(chuán)统(tǒng)的(de)治(zhì)疗(liáo)手(shǒu)段(duàn)，包(bāo)括(kuò)金(jīn)属(shǔ)钢(gāng)钉(dīng)、钛(tài)合(hé)金(jīn)植(zhí)入(rù)物(wù)等(děng)，虽(suī)然(rán)能(néng)在(zài)一(yī)定(dìng)程(chéng)度(dù)上(shàng)缓(huǎn)解(jiě)患(huàn)者(zhě)的(de)痛(tòng)苦(kǔ)，但(dàn)也(yě)存(cún)在(zài)明(míng)显(xiǎn)的(de)缺(quē)陷(xiàn)。比(bǐ)如(rú)，金(jīn)属(shǔ)材(cái)料(liào)植(zhí)入(rù)人(rén)体(tǐ)后(hòu)可(kě)能(néng)会(huì)引(yǐn)发(fā)排(pái)异(yì)反(fǎn)应(yīng)，导(dǎo)致(zhì)慢(màn)性(xìng)炎(yán)症(zhèng)的(de)发(fā)生(shēng)；这(zhè)些(xiē)刚(gāng)性(xìng)植(zhí)入(rù)物(wù)难(nán)以(yǐ)模(mó)拟(nǐ)骨(gǔ)骼(gé)的(de)弹(dàn)性(xìng)，可(kě)能(néng)会(huì)限(xiàn)制(zhì)关节(jié)活(huó)动(dòng)；更(gèng)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(hé)经(jīng)济(jì)负(fù)担(dān)[1]。

钛(tài)合(hé)金(jīn)植(zhí)入(rù)物图源：参考文献[1]

这些问题促使科学家们从自然界中寻找更加理想的生物材料，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(gài)离(lí)子，从而促进骨矿化。

力学适配：藕纤维的压缩强度（10-15 MPa）与人类松质骨（4-12 MPa）匹配，拉伸延展性达20%，能够模拟骨骼的弹性与韧性[2] 。

藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)表(biǎo)面(miàn)形(xíng)态(tài)及(jí)横(héng)截(jié)面(miàn)图(tú)源(yuán)：参(cān)考(kǎo)文献(xiàn)[2]

03、藕(ǒu)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(yòng)于(yú)神(shén)经(jīng)修(xiū)复(fù)，用(yòng)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)良好的环保材料，利用农业废弃藕节开发的可降解包装材料，成本仅为塑料的1/5。这种创新应用不仅可以减少农业废弃物的处理问题，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(xīn)生(shēng)。藕(ǒu)纤(xiān)维(wéi)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；上海中医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）