——访中国科学院深圳先进技术研究院生物医学与健康工程研究所副所长赖毓霄
图为赖毓霄与团队成员交流试验细节 资料图
托举、坐立、行走，人类一切动作都离不开骨骼的支撑，这意味着，当骨骼受伤后，患者会失去相应的行动能力并且承受巨大的痛苦。骨骼的再生能力有限，如何对骨骼损伤进行更为科学有效的治疗，是长期困扰医学界的难题。为了能让更多的骨伤患者重新“站起来”，赖毓霄自2010年加入中国科学院深圳先进技术研究院（下称深圳先进院）后，从事医学、生物学、材料学及工程学多学科交叉的集成研究，带领团队奋斗十余年，攻克了3D打印骨科器械的多项技术难点，发明了新型3D打印骨修复材料。
“小面积的骨缺损一般可以自行生长恢复，但若缺损较大就需要依靠辅助手段‘牵线搭桥’。新型3D打印骨修复材料是一种具有良好安全性、可降解、促进骨生成的活性人工骨，将其植入缺损部位后，能够暂时代替缺损的骨头，并在植入部位稳定释放活性成分，促进缺损部位新骨再生，并逐渐被人体完全降解。”赖毓霄对luck官网下载安卓记者介绍。
探索创新前沿
2010年，赖毓霄从复旦大学高分子化学与物理专业毕业，来到深圳先进院。此后的十余年间，她深耕生物医药新兴产业，聚焦高性能骨科植入材料的基础研究与临床应用工作，开展3D打印活性可降解骨修复材料的创新研究。
“那时，国内关于这一领域的研究接近空白，不仅没有太多可供借鉴的经验，甚至连进行医学材料3D打印的设备都不常见。”赖毓霄回忆。为此，她北上来到清华大学借助低温3D打印机开始了试验，在北京度过了无数个加班加点研究的深夜。
“常用的生物材料会添加一些生长因子、蛋白因子等生物活性物质，但是存在剂量难以控制、不易保存、制备过程中失去活性等问题。”赖毓霄介绍，但是金属镁不存在上述问题，镁元素属于人体必需的元素之一，几乎参与了人体内所有的新陈代谢过程，而且具有诱导骨生长的作用，有利于骨折、骨缺损的愈合和骨组织再生。
“我们的骨骼其实很‘聪明’。”赖毓霄说，当使用骨修复材料对创伤缺损部位进行治疗时，骨骼对于材料本身的力学性能十分挑剔，材料刚度过高可能会产生应力遮挡，而材料刚度过低则难以起到良好的支撑作用。镁的力学性能与人类的骨骼非常接近，除此之外，镁制品对于人体而言是可降解的，这意味着对于骨伤患者而言仅需进行一次手术，不用承受取出修护材料的二次手术痛苦。
虽然确定了研究的方向，但是研发的道路依旧漫长坎坷。“就拿镁粉的粒径来说，试验初期，我们对于何种粒径的镁粉适合制作3D打印骨修复材料不得而知。”赖毓霄介绍。“我们当时几乎筛选了国内全部的镁粉供应商，终于发现了一家企业生产的镁粉纯度和粒径可以初步达到试验研究的要求。但在进行3D打印过程中，试验效果并不理想，制备出的材料成型度不高，而且还经常造成打印设备卡顿。也是在这时候，我们更加坚定地认识到，每一个细节都关乎着试验的成败，更关乎着每一位骨伤患者的生命健康。”赖毓霄认真地说。
之后，赖毓霄带领团队夜以继日地开展研究，一丝不苟地找寻着那个最正确的“答案”。“我们在实验室中将镁进行纯化后，依次制备成不同的粒径尺寸，再将这些镁粉分批与生物材料进行复合，并对所有批次的产品进行性能测试。这个过程就像在沙里淘金，是无数次的失败为我们带来了最有价值的成果。”赖毓霄感慨到。
历经8年的潜心钻研，深圳先进院转化医学研究与发展中心团队终于通过低温3D打印技术实现了含镁可降解高分子骨修复材料的制备，这种材料的孔隙之间具有很高的连通率，可促进骨细胞粘附、增殖和迁移，有利于骨组织的生长。“研发团队围绕3D打印骨科植入功能材料体系、调控方法和制备技术、核心装备等，共获得授权专利18件，目前已提交 PCT国际专利申请15件，形成了科学完备的专利布局。”赖毓霄介绍。
奏响科技福音
科研成果向实际临床应用转化的过程看似寻常却充满艰辛，是摆在研发团队面前的一个巨大难题。“临床医学产品直接作用于人体，对于安全性、稳定性的要求极高。3D打印可降解骨修复产品作为全新的三类医疗器械植入产品，从产品研发、中试到临床转化的路径，可供借鉴的经验很少。”赖毓霄表示。
技术含量高、市场前景好的创新成果想要翻越从“实验室”到“大市场”的“死亡之谷”，同样需要科研人员有勇闯无人区的信念和勇气。赖毓霄带领着团队一遍遍地摸索，进行了上千次的测试，只为了保证含镁可降解高分子骨修复材料的安全稳定。
针对骨损伤修复的特定需求，研发团队逆向设计用于填补缺损的人工骨，打印出具有天然骨结构的人工骨修复填充物支架并放入缺损部位，搭建起一条引导骨细胞生长的“桥梁”。“3D打印技术可以灵活调控镁的浓度和分布，通过微观结构设计让修护材料最有利于骨组织再生；同时设计宏观结构，让打印出的支架和受损部位的形状、尺寸相吻合，让骨细胞能够通过我们搭建起的‘桥梁’沿途生长，逐步矿化成骨，最大程度地帮助患者恢复健康。”赖毓霄介绍。
如今，赖毓霄团队研发的拥有自主知识产权的3D打印镁高分子骨修复材料通过深圳先进院自主孵化的国家高新技术企业——深圳中科精诚医学科技有限公司进行临床转化，相关创新成果进入国家药品监督管理局创新医疗器械目录，成为深圳市首个获得创新医疗器械特别审批的3D打印骨修复产品。目前，相关研究成果已在北京积水潭医院、上海第九人民医院、上海第六人民医院及深圳市第二人民医院等8家三级甲等医院应用，为上百名患者成功实施了骨缺损治疗。
赖毓霄说：“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。每一项创新成果背后都有着成千上万的磨难需要经历，我们应当从失败中寻真知，通过技术创新带动新质生产力的发展，推动生命健康产业链的转型升级，为更多的患者带来科技的福音。”（本报记者 赵振廷）
（编辑：刘珊）
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