港大團隊指利用人工方法修復或替代受損肌腱或類似軟組織，一直是臨床醫學面臨的重要挑戰。（港大圖片）

 

　　分布在身體不同部位的肌腱是人體活動不可缺乏的「部件」，但如何以人工方法修復、更換受損肌腱或類似軟組織，成為醫學界的重要挑戰。港大機械工程系團隊早前成功研發出一種新型仿肌腱水凝膠材料，其力學性能媲美天然肌腱，比以往合成水凝膠材料表現好數倍甚至數千倍，具潛力應用於人體組織修復、先進生物醫學機器人及可植入人體器件等範疇。

 

　　以往研究人員會嘗試使用人工合成的水凝膠，模仿天然肌腱的結構和性能，不過其機械強度較低、容易斷裂，不利於生物醫療應用。由港大機械工程系助理教授徐立之率領的團隊，嘗試將由克維拉衍生、常用於防彈衣和頭盔中的高分子材料「芳綸納米纖維」，與另一種高分子材料聚乙烯醇混合，用來建構模仿肌腱的水凝膠材料。

 

　　在過程中團隊會施加拉伸應力，令芳綸納米纖維沿著拉伸方向對齊排列，形成模仿肌腱的各向異性纖維網絡，而芳綸納米纖維與聚乙烯醇的相互作用，為複合水凝膠帶來了很高的機械韌性。團隊表示，新水凝膠材料具備60%的水份，以及約1GPa的彈性模量和約80MPa的拉伸強度，表現遠高於其他合成水凝膠材料數倍甚至數千倍。

 

有潛力應用於植入人體器件

 

　　另外，水凝膠表面可進一步功能化以調控細胞行為，或結合柔性生物電子傳感器，實現仿天然肌腱的功能。徐立之認為，成品具備天然肌腱的結構特徵，實現了其他水凝膠材料缺乏的優異性能，除了有良好機械強韌性，亦可與生物活性分子和柔性電子傳感器配合作多功能應用，相信有潛力應用於人體組織修復、先進生物醫學機器人、可植入人體器件等範疇。研究結果已在《科學進展》（Science Advances）刊登。