人才视界③|邱东:特殊“水泥”为骨修复提供新方案——实验室创新样板工厂骨水泥材料团队

2020-07-31
250
Font size: S M L

骨缺损是生活中较为常见的疾病,高能骨折或者骨质疏松骨折、骨肿切除等通常都伴有骨缺损。骨缺损容易阻碍骨愈合,一般需要进行填充处理。操作方便、性能优良的骨填充材料是影响骨愈合效果的重要一环。

图片1.png

松山湖材料实验室邱东研究员带领的骨水泥材料团队,经过深入研究,开发出自有知识产权的可吸收PSC生物活性玻璃骨水泥,在促进骨组织再生方面展现出优良性能,有望为解决这一难题提供新途径。

 

世界唯一PH值中性生物活性玻璃

“骨水泥”实际上是可注射骨填充材料的别称通常由粉状物和液体混合搅拌而成,搅拌数分钟后即可凝固,其主要目的是起填充加固作用,所以外界通常称之为“骨水泥”。常规的骨水泥是不可吸收的高分子材料,无法被新生骨组织所替代,松山湖材料实验室骨水泥材料团队致力开发的是可吸收的骨水泥,其核心材料是PSC生物活性玻璃,因此又称PSC骨水泥。

1596425458468142.jpg

在骨水泥材料团队的实验室内,放置有大小粗细不同的白色柱状样品,外形大小与课堂所用的粉笔接近,正是固化成型后的PSC骨水泥。研究人员取出一些样品粉末,与溶液融合搅拌后,就成为可供注射的填充材料。该材料注射进缺损位置后,自身可以实现硬化,为断骨接续提供一定的固定和支撑作用,并为骨组织再生提供支持。

邱东介绍,生物活性玻璃材料实际上有很长的研究历史,上世纪六七十年代开始美国学者就发现这种材料可以实现很好的骨结合,之后又进行了多次迭代。但是过去研发的材料是碱性的,应用上有一定弊端。

“我过去曾利用中子源及同步辐射等从事结构表征工作,并且本身有化学背景,所以就推测,这种材料是有可能变为中性的。”邱东说到。

1596425488100195.jpg

因此,从2009年左右提出研究方案后,他花了三年左右的时间进行了探索试验,最终成功获得了业内唯一的一款PH值呈中性的生物活性玻璃。“目前我们所用的材料成分主要是磷硅酸钙,属于非晶材料,磷含量相对较高,具有更佳的溶解度及生物活性。”

不过,得到中性生物活性玻璃材料后,邱东又花了数年时间摸索其中蕴含的作用机制及意义,并且逐步明确了材料的应用方向。

最主要的应用需求,还是来自临床医疗领域。由于传统的骨水泥材料存在的发热、毒性、磨损、不可降解等一系列问题,使得适应症较窄,在医学规范中,仅允许老年人采用这类材料进行治疗。而使用邱东团队新研发的可吸收骨水泥材料,可以大大拓展使用者的范围,老年人与年轻人、骨质疏松患者或者普通患者都可以使用。

这得益于新型材料所具有的突出优点。PSC生物活性玻璃具备促进成骨、成血管的特点,具有金属、高分子材料及生物惰性材料不可比拟的优势,是目前世界上唯一能够同时“对硬组织与软组织都具有结合能力”的生物材料。另外该材料可降解吸收,对人体副作用更小,且成本上也具备明显优势。

 

“将初级陶器制成精细瓷器”

基于前期已经取得的成果,目前骨水泥团队正依托松山湖材料实验室,加快产品向产业化应用的步伐。

材料原型都已经具备了,在材料实验室主要是对生产进行可行性验证,把各项数据全部完善起来邱东比喻道,目前的工作相当于把初级的陶瓷进一步制成精细的瓷器。

“因为以前会有很多的想法,有很多的原型东西,但是最后发现用不了,甚至有可能连标准化产品都做不出来。在这里就是要完成我们从基础研究到市场的最后一步,所以在产品配方上、性能上、工艺上都要保证能走通。”邱东表示,目前团队已经围绕产品安全性和功效性开展了一系列试验,初步得到的测试结果都比较理想,今后还将逐步进行更多的动物和人体实验,确保产品符合医疗器械使用的安全标准。

1596425514117412.jpg

目前,团队正在对接中试基地建设,最快预计今年年底可以完成产品的中试,向产业化再迈进一步。邱东表示,工艺通关之后,下一步会从实验室主导的研究转移到产业公司继续进行,以产业公司为主体,进行产品检验,开展临床实验,申报医疗器械注册证和生产资质等环节。

“所以下一步真的是往市场走,对于很多公司来说,做到下一步就算是成功了。因为医疗器械公司并不一定要达到多少利润才算成功,只要能通过审批,拿到资质证书就是一个里程碑了。”邱东估计,从目前算起到完成临床试验、获批资质,到推向市场,仍需要3年左右的时间。

对于后续工作,邱东有着充分信心:“很多更难的事都做过来了,做公司没有那么困难。前期我们的主要关注点是研究可行不可行,做完之后交给市场去验证,对于高端医疗器械来说,需求是刚性的,只要你的产品足够好,并不需要多么强大的推广能力,就一定会有市场,会有人用。”

 

拓展新型材料更多应用领域

对于团队未来的工作,邱东还有着更多构想。一方面,他希望未来可以增强现有PSC骨水泥的强度,提升骨水泥材料对骨缺损处独立支撑的能力;另一方面,希望发挥新型骨水泥材料在诱导骨生长方面的特长,在医疗整形等领域拓展更多应用。

1596425541122946.jpg

“实验室创新样板工厂的主要任务很明确,就是做产业化,而不是做基础研究,所以我们团队目前的任务也聚焦于产业化,团队人才都是以工程化和产品化为导向的。”不过,邱东表示,等产业化推进到一定程度,团队还是将以更加擅长的科研工作为核心,将专业化的运营交给职业经理人等专业人士。如果开展更多新领域的研究,团队也可能向材料实验室的前沿研究团队转化。

作为材料实验室创新样板工厂入驻团队,邱东对于实验室提供的环境和机制感到很满意。“这边最显著的就是目标明确,做什么事就围绕这个目标来做,所以我们做事就感觉轻松。”同时,实验室与地方上交流密切,提供的资源配置也较为合理,都是产业化过程中需要的资源。

“比如实验室提供的经费可以帮助扫清产业化路上的障碍,这是非常有吸引力的地方。”邱东表示,创新样板工厂明确投资于团队,将团队成立的公司作为项目成果,资源配置与目标更加聚焦,考核更精确。

 

 

 

 

撰稿:综合事务管理部 × 南方日报

撰稿:未知