專訪瑞金醫院鄧廉夫教授: 促進腱骨愈合的醫用生物材料獲突破!
發布日期:
2021-05-11
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來源:中國企業網

  膝關節前交叉韌帶和肩袖等軟組織損傷多發,常選用生物材料進行修復重建,但術后植入的生物材料與骨之間的整合問題,一直是制約其療效的難題。由上海松力生物技術有限公司牽頭承擔的科技部國家重點研發計劃項目—“可誘導韌帶再生的高強度植入物系統的研發”,所制備的軟組織誘導型人工韌帶產品,植入后通過誘導韌帶組織原位再生,促進韌帶自體化以及腱骨愈合,可實現膝關節腔內前交叉韌帶再生及骨隧道腱骨生理性愈合。


  上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院、上海市傷骨科研究所所長鄧廉夫是該項目的重要參與者,他是上海交通大學醫學院骨科學專業教授、博士研究生導師,在“骨與關節的修復與重建”、“骨與關節組織工程技術”等方面成果豐碩。近日,《中國企業報》中企視訊深度對話鄧廉夫教授,交流了相關醫用生物材料的研究及應用現狀,了解到我國在該領域走入國際前沿行列,已經打破“跟跑”局面,甚至成為“領跑者”。

專訪瑞金醫院鄧廉夫教授: 促進腱骨愈合的醫用生物材料獲突破!

  中企視訊:我國醫用生物材料的研發相較國際處于什么地位?在哪些細分領域是比較先進的?

  鄧廉夫:在醫用生物材料領域,我國相對來說起步比較晚,但是發展很快,基本上走在國際的前列。例如,無機材料方面,四川大學張興棟院士提出了有活性的無機材料,得到了國際認可,有機成分的材料,我們提出了誘導的概念,這也是我們國家科技部的一個重點研發項目,利用生物材料的組織誘導特性,將植入物植入體內后在局部誘導組織原位再生。也就是說,把材料植入到不同部位,它就可以根據這個體內的局部微環境形成比較接近于植入部位的組織成分,達到組織生理性再生的目的。這是目前比較領先的一些技術內容。

  中企視訊:目前組織再生有哪些方式?原位再生的優劣勢是什么?

  鄧廉夫:由于創傷或者衰老,會引起一些組織的殘損或衰變,功能逐漸喪失。因創傷等原因而引起的嚴重性組織、器官損毀,靠自身修復機制難以完整恢復,往往選擇有效的人工治療方法,促進機體自我修復與再生;當體內的組織衰變以后,一些陳舊的組織會被新生的組織所替代,這都屬于再生的范疇。

  促進組織再生主要有以下方式:一是通過植入可降解的生物活性支架材料,刺激和誘導組織形成,新生組織逐漸替代植入的支架材料;二是通過藥物、生物或細胞、基因治療的方法,誘導或激發內源性組織細胞活力,刺激組織再生;三是在體外構建新的組織與器官,然后直接植入到體內,替代體內損傷的組織器官,以維持、修復、再生或改善損傷組織和器官功能。

  至于原位再生,我剛才講到的前兩種都是。原位再生的優勢主要在于,新生組織趨近于生理狀態下的組織,功能恢復相對快。但應避免局部組織的過度生長乃至腫瘤的發生。

  中企視訊:從您的研究領域看,可降解的材料與不可降解材料的差異體現在哪兒

  鄧廉夫:所謂的不可降解材料和可降解材料,主要由植入體內的材料能否被不斷分解、代謝而區分,這由材料的自然屬性所決定。在骨科領域,不可降解的材料多用于植入替代(如關節置換、韌帶修復或置換)、固定(如骨固定鋼板、螺釘等),這需要材料的結構及其力學性能越持久越好,與宿主的整合狀態越完整越好??山到獠牧显隗w內環境下能夠通過化學分解或細胞性吸收,并可根據應用目的調整機械性能和降解的動力學特征,多用作機體組織細胞遷移、粘附及其組織新生的支架,隨新生組織的不斷積累而需求材料的不斷降解,否則植入物將成為一種異物留存在體內,新生的組織就不可能長進去,甚至會成為組織再生的障礙。理想的可降解材料應是具有特定機械力學和結構特性的活性生物材料,其降解速率要與體內新生組織的生長速率相匹配。也就是說等到材料降解完了,新生組織的生長過程也完成了,材料的降解速率與新生組織形成速率相平衡,再生組織能夠達到真正意義上的生理性結構,恢復生理功能。

  中企視訊:促進組織再生的生物材料有什么意義,適合應用到哪些領域?

  鄧廉夫:人體的任何一個器官,任何一個部位的組織,都可能受到損傷,也都可能產生自然生理狀態下的衰變,比如肝腎、皮膚、肺、血管、神經等,這些部位都可能受到損傷,也都會出現衰變,衰變了以后怎么辦?就需要再生。

  運動系統的骨、關節、韌帶、肌腱等部位,損毀或衰變了以后怎么辦?要對衰變的組織,用外科手術的辦法切除掉,重新換一個新的進去,換什么東西?現在用的最多的是生物材料,這是人工修復的一種辦法。還有關節軟骨缺損了一塊怎么辦?靠自身長不出來,那么我們就用人工材料植入進去,促進軟骨的修復。包括骨組織也是這樣,尤其是老年性的骨折,老年人的骨很脆弱,骨折以后會形成一些碎片,就會產生缺損,缺損的這一塊靠自身難以愈合,往往需要植入生物材料修復。

  就是說,這種促進再生的生物材料,可以用在全身的任何一個部位。換句話講,任何一個部位的組織損傷或者組織缺損,應用生物材料進行修復都是常選擇的措施。

  中企視訊:科技部“十三五”國家重點專項資金支持的松力生物軟組織誘導性生物材料制成的可再生人工韌帶項目,該產品解決了膝關節腔內韌帶再生及骨隧道腱骨生理性愈合難題,據了解,植入后誘導韌帶組織原位再生同時促進韌帶自體化以及腱骨愈合,能否介紹下腱骨愈合的研究現狀?瑞金醫院參與了這個項目,主要是做了哪些工作?

  鄧廉夫:腱骨結合部有著奇妙的特殊結構。肌腱由肌肉向骨端延伸,然后與骨整合在一起,肌腱靠近骨的這一部位就是肌腱與骨的結合部。肌腱由腱細胞和纖維成分所組成,比較致密,韌性大、也很強壯。強壯到什么程度?當外力作用于肌腱而發生損傷的時候,肌腱不斷裂的情況下,可以把附著的骨扯脫下來。肌腱在向骨延伸的過程中,纖維成分會發生鈣化、逐漸演變為纖維軟骨和骨組織,與骨完美整合在一起。韌帶也是由纖維組織構成,與肌腱的不同之處在于二端都與骨結合。韌帶骨結合部的組織結構相似于肌腱。

  韌帶修復或置換手術,是在骨端先打一個隧道,將作為替代韌帶的自體或異體肌腱或人工材料植入骨道,然后再固定植入物。只有當植入物與周圍的骨組織逐漸愈合并形成生理性腱骨結合部的類似結構,才能完整的與骨組織整合在一起,植入物才不至于被輕易“拔出”,療效就可能隨之提高。

  在韌帶替代物植入骨的部分,形成腱骨結合部的特殊組織學結構,是當前公認的需要突破的難點。因為是需要突破的難點,因而匯聚了眾多的研究者去力求攻克?,F在常用的辦法主要是植入的材料自身誘導骨再生;再者就是在植入材料的表面,涂上一層具有骨誘導性的涂層材料。

  這個國家科技部的重點項目,主要是以松力生物科技公司的誘導性生物材料產品為基質原料,研發可誘導韌帶再生的高強度植入物,具體的講,就是制備前交叉韌帶。構建的可誘導韌帶再生的高強度植入物重點包括二個部分:一是使材料在關節腔內的部分,能夠通過誘導原位再生達到自身韌帶長出來的目的;二是植入物在骨道內的固定部分達到生理性的骨整合。在國家科技部重點項目的支持下,我們團隊現在一直在做第二部分的研發與評價工作,也就是腱骨愈合部分。目前小動物實驗已經完成,大動物實驗也基本完成。通過評估并對該材料再進行優化組合,改善手術的方式,就可以向臨床試驗推進。當然,這樣的材料,不僅可用于前交叉韌帶,也可用于其它部位的韌帶修復、重建。

  中企視訊:促進再生的難點在哪里?突破點在哪兒,一旦取得突破有什么意義?

  鄧廉夫:關于難點,我剛才已經從腱骨的結構、特點,還有腱骨結合的特殊性能上進行說明?,F在研究側重兩點,一是改善這種植入的生物材料的自然屬性,讓它們在健骨結合的部位,也就是在植入的部位,誘導腱骨愈合。第二種辦法,在植入材料的部位,周圍涂上一層具有誘導性的材料,促進腱骨愈合。

  這些辦法一直都在尋求突破,兩個方面都有進展,比如松力生物科技公司生產的組織修復材料,自身就有組織細胞誘導性,也就是植入機體的材料具有依據局部微環境可誘導組織定向再生的性能。這樣,應用松力生物科技公司的誘導性生物材料產品為基質原料,構建的誘導韌帶再生的材料,當植入骨道時,在骨微環境中,會誘導骨形成而實現骨整合,這是材料自身具有的性能。為了加強這種自身屬性,我們又在材料的表面涂上了一層可以促進健骨愈合的成分。

  關于腱骨愈合,國內外的研究,還沒有非常明顯的突破,沒有完整的達到一個真正意義上的腱骨愈合。如果能把腱骨愈合的問題解決,可以說是攻破了一個世界性的難題。

  中企視訊:從產學研醫的角度看,您覺得企業與研究機構之間需要如何加強合作?

  鄧廉夫:突破從科研到應用最后的一公里,目前一直是短板?,F在科學家有一些想法,也有一些成果,這些成果怎樣快速轉化為實際應用,需要企業協作,需要企業幫助將這些想法與科研成果快速轉化成產品乃至去應用。

  科學家很有應用前景的科研成果,如果中間搭上一座橋,就可以轉化成生產力,這個就是所謂的最后一公里。要尋求突破,科學家和企業家中間需要溝通,將成果轉化成產品,乃至于應用造福于人類。這條路一定要接通,接通靠什么?就是要靠產學研結合在一起。在交流合作的基礎上,要達到一種很融洽的溝通,才能把這些成果轉化應用成果,項目才可以得到進一步的推進。


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