香港大學牙醫學院研究團隊日前與哈佛醫學院布萊根婦女醫院（Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School）Su Ryon Shin教授團隊攜手合作，順利推進並完成了一種形狀適應性水凝膠的臨牀驗證。這款創新材料特別針對嚴重出血、粉碎性骨折以及不規則骨缺損等極具挑戰性的臨牀創傷狀況而設計，相關研究成果已於國際權威學術期刊《先進材料》正式發表。
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。
這款名為iHEÄLS的新型生物材料，設計靈感源自Play-Doh的可塑性，有望打造成為複雜顱頜面重建的多功能材料平台。該水凝膠具備隨不規則解剖缺損進行塑形和適應的特性，同時兼具迅速止血、強效組織黏附、自我修復功能以及出色的機械韌性，極具潛力應用於急症創傷治療。整個iHEÄLS平台由雙方團隊共同開發，Su Ryon Shin教授帶領的哈佛團隊負責發明水凝膠平台與材料工程設計，而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教授領導的團隊，則專注於拓展其在複雜顱頜面創傷等潛在臨牀應用方向，並主導落實臨牀功能驗證。
這項跨境合作旨在解答臨牀上的關鍵難題：當患者出現活動性出血、組織表面潮濕受損，且伴隨高度不規則的骨缺損與碎裂骨組織，導致傳統重建材料難以施展時，生物材料應當如何發揮功效。在現有平台基礎上，港大牙醫學院團隊進一步發掘iHEÄLS作為可塑形材料的潛力，期望藉其貼合複雜缺損部位以控制出血，進而營造有利於組織修復與再生的微環境。
在分子結構方面，iHEÄLS平台構建了階層式三重網絡，成分包含聚乙烯醇（polyvinyl alcohol）、明膠（gelatin）及纖維素納米晶體（cellulose nanocrystals），並依靠動態硼酸酯鍵與酶促共價鍵進行交聯。這種獨特結構賦予材料優良的形狀適應性、自癒能力、組織黏附力與機械完整性，使其能夠經過塑形或直接填入缺損處，緊貼複雜的解剖形態，臨牀上毋須為了配合剛性植入物而重新修整骨缺損。
研究團隊由生物功能材料學助理教授 Lee Sang Jin（左二）領導
港大牙醫學院團隊隨後將iHEÄLS全面拓展至顱頜面創傷的臨牀情境中，系統性評估其血液相容性、生物降解特點、組織整合水平及組織再生能力。體內實驗結果證實，該材料能在出血的骨表面迅速達成止血效果，同時能緊密貼合不規則的顱骨缺損。面對難以控制的出血、潮濕創面及形態各異的創傷，傳統骨移植與固定手術往往難度倍增，而iHEÄLS的特性恰好能發揮關鍵作用。
此外，研究團隊更深入探索將iHEÄLS與自體骨碎片結合使用的可行性。實驗表明，水凝膠能夠在不規則缺損中有效容納並穩定細小骨碎片，同時推動新骨生成。對於常伴有大量細小骨碎片、以傳統手段極難保存、復位或實施機械固定的粉碎性骨折而言，這項發現展示了極高的應用價值。iHEÄLS並非單純的被動填充物，其降解進程能與組織再生步伐協同匹配，臨牀研究亦證實其擁有良好的組織整合度，未引發顯著的不良組織反應，突顯出極佳的轉化前景。
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牀意義的問題：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。」
研究團隊展望，該項技術長遠能應用到嚴重面部創傷、粉碎性顱頜面骨折、急症骨重建，以至其他剛性植入物難以處理的複雜病況中。在正式開展臨牀應用前，未來仍須進行更多研究以確保其安全性、有效性並符合監管標準。這次研究成功結合了哈佛團隊在生物材料研發的專長，以及港大牙醫學院在臨牀轉化與前臨牀研究的經驗，為推動先進生物材料走向臨牀救治建立了嶄新範式。
