什么是金属固定系统？

目前，金属固定系统是骨折固定的黄金标准，固定装置通常由金属合金制成。但是，金属装置也有缺点：由于它们比较坚硬，不易弯曲，所以会对下层骨骼产生压力。它们还可能导致感染的风险增加和伤口愈合不良。在某些情况下，金属植入物必须在骨折愈合后被移除，从而被迫进行第二次手术。
最近，由合成聚合物组成的可吸收固定装置引起了许多科学家的注意，因为它们缺乏应力掩蔽，所以可以避免拆除，并能改善骨重建。然而，它们的使用仅限于儿科颅面手术，可能会带来炎症反应的风险，而且难以植入。
目前，塔夫茨大学工程学院和以色列医学中心（BIDMC）的一个研究小组利用蚕茧中的丝蛋白开发了手术板和螺钉，不仅可以改善受伤后的骨重建，更重要的是，还可以随着时间的推移被人体吸收，无需通过手术移除该装置。这种装置的疗效并不亚于目前使用的聚乳酸甘醇酸固定系统。
相关研究结果发表在2014年3月4日的《自然通讯》杂志上。论文的共同作者、哈佛医学院外科副教授Samuel Lin博士指出："与金属不同，丝蛋白的成分可能更类似于骨骼成分。丝蛋白材料非常坚固。它们在非常高的温度和其他恶劣的条件下仍能保持结构稳定，而且很容易消毒"。<据共同第一作者、塔夫茨大学生物医学工程系主任大卫-卡普兰说："丝蛋白的另一大优势是它们可以稳定和输送生物活性成分，因此由丝蛋白制成的板和螺钉实际上可以输送抗体以防止感染，输送药物以增强骨再生，并提供其他支持康复的疗法。"
此前，卡普兰和他的研究小组已经开发了丝质海绵、纤维和泡沫，用于手术室和临床环境。但直到现在，丝蛋白还没有被用来开发用于骨折固定的固体医疗设备。
研究人员利用从家蚕（Bombyx mori）的蚕茧中获得的丝蛋白来制备手术板和螺钉。丝蛋白在家蚕的腺体中产生，并以一种复杂的方式折叠，从而产生了独特的特性：特殊的强度和多功能性。
为了测试这种新装置，研究人员共取了28个丝制螺钉，并将其植入6只实验室大鼠体内。这些螺钉被非常直接地插入，然后在植入后的4周和8周进行测试。
卡普兰指出，在植入过程中，所有螺钉都成功植入。由于丝的膨胀速度非常慢，即使在手术过程中遇到液体和周围组织，新装置也能保持其机械完整性。这些结果表明，使用丝质钢板和螺钉可以使患者避免与金属或合成聚合物装置接触液体时出现的并发症。
林说："可吸收、耐用的钢板和螺钉系统有巨大的空间"。尽管最初的目的是用丝状螺钉治疗面部创伤（每年以数十万的速度发生），但这种装置仍有可能治疗各种不同类型的骨折。
Lin补充说，由于丝状螺钉本身是透射线的，外科医生可能更容易在手术后看到骨折的进展，而没有金属装置的阻碍。一旦骨折愈合，这些螺钉和钢板将消失，这有很大的好处。研究人员将在更大的动物模型中继续这项研究，并最终用于人类的临床试验。