做生物材料和医学应用的“胶黏剂”

来源 :科学中国人·上半月 | 被引量 : 0次 | 上传用户:maotian1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  生物医用胶黏剂能代替手术缝合线用于伤口愈合,提供更好的液/气密封,可广泛用于表皮、内脏、心血管、骨和牙齿伤口或缺损的黏合/修复,是真正的“万金油”产品,但现有的医用胶黏剂普遍对生物组织黏附力弱。此外,除了手术伤口黏合市场,慢性伤口修复以及医疗美容和微整形则是胶黏剂更大的潜在市场。因此必须提高胶黏剂对生物组织的黏附强度并赋予其抗菌、促再生、祛疤、抗皱等功能才能将其更好地应用在上述领域。这是南方医科大学教授郭金山多年来的研究课题之一。
  郭金山通过开发新型生物医用材料并将其用于软/硬组织再生修复,将相关成果积极转化为医疗产品,减轻患者痛苦,带来更好的治疗。这些工作就像“胶黏剂”一样,将生物材料与医学应用结合起来,既有研究深度又有应用价值。
  追梦,收获
  时间回到15年前,22岁的郭金山决定放弃山东大学的保研名额,报考中国科学院的研究生。他对生物降解高分子材料非常感兴趣,而中国科学院长春应用化学研究所的陈学思老师是该领域首屈一指的科学家。2005年,郭金山如愿考取了陈学思老师的研究生。
  “我共有3位博士指导老师,陈学思老师、黄宇彬老师和景遐斌老师。”郭金山回忆:陈老师学识渊博、平易近人、思路开阔;景老师德高望重、治学严谨;而黄老师则给他提供了开放宽松的研究环境,包容他在实验上的失败和挫折,并给予认真指导。郭金山跟随3位导师,不但掌握了一个高水平博士应具备的专业知识和技能,还从3位导师的言传身教中学会了做人做事的道理,这些教导深刻影响着郭金山。经过五年半的不懈努力,郭金山顺利博士毕业并经陈老师推荐赴美留学,加入宾夕法尼亚州立大学著名生物材料专家杨健老师课题组深造,继续从事生物医用高分子材料研究。
  在杨健老师课题组做研究的过程中,郭金山通过“点击化学”策略开发了高强度柠檬酸基生物弹性体,同时提高了材料的生物活性。该成果被作为封面文章发表在材料领域顶级期刊Advanced Materials上,受到同行广泛认可。以此为基础申请的1项PCT国际专利也被授权给美国新泽西州一家医疗器械公司Acuictive Technologies,郭金山因此获得宾夕法尼亚州立大学2015年度创新奖。后续以此为基础开发的柠檬酸基界面骨螺钉产品于2020年10月获得美国FDA批准,成为继聚乳酸之后少数几种获得临床应用批准的可降解聚合物骨科材料。该材料植入骨缺损部位后,不仅能降解吸收释放柠檬酸,还能抗炎抗菌,促进干细胞成骨分化和矿化,加速骨再生,为广大患者带来福音。
  除了骨科材料,郭金山的另一项重要研究是生物医用胶黏剂。意外创伤或手术伤口通常需要缝合,但患者需承受额外疼痛,非降解缝合线还需拆线。同时缝合难以完全封闭伤口,空气、体液的渗漏和外源感染同样不利于伤口愈合。而医用胶黏剂可以“黏合”并“封闭”伤口,促进伤口愈合,且能减轻疤痕形成。郭金山先后开发了贻贝、单宁和常春藤仿生胶黏剂,提高了胶黏剂对生物组织的湿态黏附强度,并引入了抗菌等生物活性,取得了较好的组织再生修复结果。他还开发了用于粉碎性骨折黏合修复的骨胶黏剂,以及柠檬酸基单宁桥连的有机/无机复合骨科材料。以上研究成果,郭金山以第一或通讯作者相继在著名期刊Advanced Functional Materials、Biomaterials等杂志上发表9篇文章,被媒体多次引用和正面报道。相关技术申请了2项PCT专利和1项美国专利,并被授权给Aleo BME公司。
  在美国近8年,郭金山真正做到了基础研究与应用转化相结合,取得了重要成果。2019年,郭金山选择全职回国,以第三层次人才入职南方医科大学基础医学院。“中国的生物材料论文发表量占全世界的70%,但相关产业只占全球的3%,80%的医疗器械依赖进口,尤其是高端的医疗器械,老百姓很难用到好的医疗器械。”郭金山看到了国家对医疗器械的巨大需求,他想为医疗器械国产化,为人民的健康事业,做一点自己的贡献。
  回国,前行
  “现在相关研究两个主要的探索方向是生物医用胶黏剂与皮肤创伤修复以及生物活性骨科材料研究,我们需要开发和美国不同的,属于中国的原创专利技术。”
  经过调研,郭金山了解到,用于慢性伤口愈,特别是糖尿病足伤口愈合的胶黏剂研究很少,“中国糖尿病人超过一亿,他们终生有15%的风险发展成糖尿病足溃疡,伤口很难自我修复”。无法自愈的伤口一直饱受细菌感染风险,严重时可导致截肢,对病人造成巨大的生理和心理负担,而郭金山研究的医用胶黏剂表现出了优异的抗细菌和真菌活性。“现在我们开发了一种单组分温敏胶黏剂,在室温条件下,胶黏剂是液态的,但接触到皮肤,30℃以上时就能变成固体,使用非常方便。”该技术若能开发出相关医疗产品,将得到广泛应用。
  郭金山所在的南方医科大学有13所直属附属医院,是很好的医工结合平台。他与南方医科大学第三附属医院暨广东省骨科研究院在骨科材料研究方面有很好的合作。郭金山正将医用胶黏剂用在更广的领域内,如牙周炎的治疗和腱骨愈合。他还与南方医院整形美容外科胡志奇主任合作,进行医疗美容相关研究。因为用手术缝合线很容易留下疤痕,但是用胶黏剂,疤痕相对较少。如能进一步开发出有祛疤功能的胶黏剂,在医美行业的应用就有更好的市场前景。“既然有这么好的平臺,就更需要我们针对医生的临床问题,提出解决方案,用材料帮助他们更好地解决。”
  创新,在路上
  郭金山说,无论是国内的导师陈学思院士,还是海外的博士后合作导师杨健老师,他们都十年如一日地坚持和专注于一件事情。陈院士从1999年开始就做聚乳酸产业化,至今已21年,取得了丰硕的转化成果。杨老师坚持做了17年,终于拿到了柠檬酸基界面骨螺钉的美国FDA产品批号。郭金山把他们视为自己科研道路上的榜样和骄傲,未来他想让中国拥有更多自己生物材料的专利技术。
  在郭金山看来,技术的创新有三个层次。一是在材料的创新,二是材料合成方法的创新,三是在应用方向上的创新。“材料的设计从最开始就要有自己的特点,不与别人雷同,才能产生更多原创专利技术。”
  郭金山认为,人的精力是有限的,要集中耕耘一个领域,才能有所收获。正如作家格拉德威尔在《异类》中提出的:“人们眼中的天才之所以卓越非凡,并非天资超人一等,而是付出了持续不断的努力。1万小时的锤炼是任何人从平凡变成世界级大师的必要条件。”他将此称为“一万小时定律”。1万个小时的有效工作时间或10年的积累,才能在某个领域成为专家。
  除了时间的积累,在创新过程中总会有很多次的失败,特别是在以高分子合成为基础开发新材料的生物医疗领域。“化学的英文是chemistry,拆开来就是chem is try,所以化学就要尝试,尝试就有失败,虽然有时失败的概率远超成功的概率。”即便如此,郭金山依然会为了他的理想坚持、坚持、再坚持,正如爱迪生所说,失败也是必须的,它和成功一样有价值。
  专家简介
  郭金山,南方医科大学教授。2011年博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所;同年赴美,先后在德州大学阿灵顿分校、宾夕法尼亚州立大学和哈佛大学从事博士后研究,2016—2017年在美国医疗器械公司从事研发工作(R
其他文献
40多年前,车间工人的经历在王虹心中撒下了一粒种子——希望能通过科技改变底层工人的现状。  40多年后的今天,早已成为中国煤炭科工集团首席科学家的王虹,目标还是没变——希望通过科技创新,为我国煤炭安全高效绿色智能开采进一步做出贡献。  对于王虹而言,时间、荣誉、奖励,在他身上似乎并没有产生多大影响,所思所想所做一如当初。但也正因如此,他才能向着心中的梦想一步步前进,将之变成现实……  科学的春天 
生活就像一扇门,但同时也会在开一扇门的时候打开很多窗,王新柯博士就是这样在物理的世界里开了五彩斑斓的窗。利用太赫兹技术检测生物切片,观察是否癌变;研究珍贵壁画的修复问题;测量半导体电光特性;开发集成光学系统等。这些可能对于普罗大众并不经常接触的事物,却是王新柯的研究成果应用最广泛的领域。  “对于科研工作者来说,做一件事就要把它做好。”王新柯凭着多年的坚持与执着,也在用自己的实际行动践行着这句话,
生物医药创新具有长周期、高投入、高风险的显著特点。当前,欧美生物医药创新面临融资困境,技术市场化之路艰难曲折。国际著名杂志《自然-生物技术》曾对生物医药科研成果商业化问题予以特别关注,就此刊登多篇文章。其社论指出,生物技术投资界要突破常规思维,在现有资金资源和人才资源之外,汇聚更多创新资源,以激发生物医药创新活力。部分文章则介绍了“大资金”模式、公民集资模式、在线社交网络服务等促进创新的新方法。 
摘要:本研究以中国工业淘堡网旗下 “青春号”众包平台为研究对象,从协同激励理论的视角探讨了初创型众包平台的协同激励机制实现路径。本研究识别了“青春号”众包平台与国内其他成熟的众包平台的区别;探讨了“青春号”众包平台分别对于发包方与接包方存在的激励机制;构建了接包方为在校大学生情境下的协同激励模型。本文深化了对三个激励序参量的研究,明晰了初创型众包平台协同激励机制实现路径。  关键词:众包;协同激励
复旦大学基础医学院医学分子病毒学教育部/卫生部重点实验室应天雷课题组与美国相关科研机构合作,阐明了对中东呼吸系统综合征冠状病毒(MERS-CoV,即“MERS病毒”)具有超强杀伤力的候选药物“m336抗体”的工作机制,并证实了抗体的基因重排对杀伤MERS病毒有重大影响。该成果已发表于《自然-通讯》杂志。m336抗体是一种对MERS病毒具有极强中和活性的全人源单克隆抗体,由复旦大學与美国国立卫生研究
电网强则国家强。  我们生而有幸在这个“有电”的时代,却不知道为了能保证“电能常有”的状态,电网人为之付出了多少。尤其是特大电网的出现,更是成为“中国梦”号航母上不可或缺的发动机。  那么,特大电网是如何进行调度控制的呢?国家电网公司国家电力调度控制中心副主任辛耀中就“特大电网一体化调度控制系统关键技术及规模化应用”项目做出了回答。  瞄准症结,冲击世界性难题  2014年1月,国家科技奖励大会上
“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开。”在到处都弥漫着生机与春意的四月里,正是人们放飞希望、展望未来的好时节。就在4月19日,北京大学也迎来了科研中的一抹春色。第42届国际大学生程序设计竞赛(ACM-ICPC或ICPC)全球总决赛在北京大学落下帷幕,经过激烈角逐后,北京大学代表队在140支队伍中脱颖而出,获得了全球第三、亚洲第一的好成绩。同时这也是北京大学代表队在2014年获得金牌第三名的突破性成绩后
作为国民经济、国计民生和国家安全的重要基石,复杂产品制造业正面临全球新技术革命和产业变革的挑戰。新一代信息通信技术、智能科学技术与制造技术的深度融合,正引发制造模式、制造手段、制造生态等重大变革,航天产品制造系统等复杂大制造系统,对智能制造技术需求迫切、牵引突出。  我认为,国防装备、高端制造装备等复杂产品的研发,必然要走“虚体世界技术迭代,实体世界技术实现”的新路,必然要走智能制造、协同制造、云
在草地农业生态科学钻研40余年间,南京大学教授李建龙心中升起了一个梦想:“我希望未来能建立一个现代化智慧草地农业农庄,在充分利用当地水、土地、大气、动植物生态关系的基础上,建立一个立体栽培的、多元化的、循环利用的、规模化生产的生态农业庄园。园子里有花有草,种满了各色瓜果蔬菜,遍地牛羊;既有手工业,又有高度机械化生产;不仅可以生产种植,还能加工、销售、研究甚至观光旅游;集传统生产与现代大数据、物联网
中科院生物物理研究所范祖森课题组揭示了长链非编码RNA lnc-β-Catm调控人肝癌干细胞自我更新的分子机制,相关成果发表于《天然结构分子生物学》。通过分析肝癌干细胞和非干细胞的转录组数据,鉴定出另一条在肝癌干细胞中高表达的长链非编码RNA lnc-β-Catm。lnc-β-Catm对于肝癌干细胞的自我更新和肝癌的生长是必需的。lnc-β-Catm通过招募甲基转移酶EZH2,促进β-cateni