思睿讲坛第161期:刘昌胜
作者:生科青传   来源:    点击数:次   发布时间:2016/10/21
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各位老师同学下午好。非常荣幸母校邀请我回来,并且借这个机会给各位领导各位老师各位同学汇报下我个人近年来的一些工作,请大家批评指正。我在湖北大学5年本科,85进校89毕业,学的是生物学专业,后来在华工理工大学读硕士博士,然后留就在那工作。期间出去了一段时间,但主要经历还是在华工理工大学。后面是读博硕士化学工程专业,把这些学的内容综合起来研究一个多学科交叉的,所以就研究生物材料。生物和材料交叉,这是我的背景和来历。生物材料也是很宽的一个领域,我主要做的工作还是在生物再生领域,也做过一些相关的工作比如说纳米材料用在药物控制之类的。

今天主要跟大家介绍一下再生生物材料大概的基本情况。下面就从五个方面进行介绍,第一个是无组织研究背景,第二个是自固化及其生物转化的情况,第三个是材料的活化无机生物体,第四个是新型生物材料治疗技术,最后是一个展望。为了能让大家容易理解,我们技术的细节可能会少些介绍,主要是大概的思路,大概的结果,和它的作用。
首先是研究的背景,在生物材料他面对的是一个医疗的大背景。我们知道组织损伤严重的危害健康,像做手术引起的或其他各种原因引起的创伤有很多。据统计美国每年花在组织器官损伤修复病人身上打了四千多亿美金,几乎占了整个医疗费用的一半。而骨缺损修复和移植手术在美国仅次于输血的消耗。另外从生物材料的角度来讲,比如说有一千万尿道功能失调的等待有关的产品植入。一百万个膝关节软骨修复的病人,还有皮肤慢性溃疡的病人等都需要生物材料的研究。我的领域是在其中选了一个骨组织,骨组织也分很多种疾病。比如说骨肿瘤,还有我们经常看到的灾害导致人的创伤,交通事故以及近年来快速发展的运动创伤运伤,运动创伤的增长随着生活水平的增加还会增涨,另外还有人口老龄化,人口老龄化导致骨质疏松的病人明显增多,并且人是七十古来稀,所以在七十岁的人已经很少,所以很多病都还不觉得,到现在八十岁九十岁来讲,这个很多器官和组织寿命就不够了,出现关节的问题啊,包括固执疏松,大到骨折的这些病人明显增多,所以这些都需要组织的修复,这个数据,每年需求量在四十几万例,还有骨质疏松,人工关节等等,都有很多,因此呢我们国家一直都把生物材料当成一个很重要的领域。国外是这样,我们知道在2012年美国奥巴马签署了一个材料基因组织的规划,在这个计划中,将生物材料列为九大重点发展之一,并且放在之首,特别是人体组织器官再生生物材料的研究,是其中重要的研究方向,在美国我们知道一个很重要的研究方向是打靶,在打靶里生物材料也是作为一个很重要的研究,作为最近的一个研究方向,这就看诱重建组织工程的器官来进行一系列的研究,是一个很热门的领域,在欧洲来讲的话,也是位于一个研究计划里面。在欧盟,将生物材料特别是生物仿生材料看得及其重要,智能材料作为优先发展的领域。这里很热闹,热闹的原因是大家看到这里有很多问题去解决,希望通过这些资助,能够吸引更多学者一起解决,到底是怎么一回事,大家知道,骨组织损伤之后我们一般的情况下,很小的损伤比如说扭伤它可以自行愈合,但是较大的缺损的时候,一般超过一个毫米度就很难自行愈合,为什么它必须采取这个移植的方法,所以国内外临床还在实验,所谓基因标准,目前还没有什么比它更好,标准的程序进行着,怎么做咧,就是取一块自己其他地方不太重要的部分,并行到修复的骨组织上去,移植了以后这里面在原位进行修复缺损的组织,那么哪些相对不太重要的,比如说我们肌下面这两块髂骨,第二个就是胫腓骨,胫腓骨的胫骨支撑作用强,腓骨稍微没有起那么大作用,这些可以作为取骨的来源,用于其他必须的骨组织,所以这样是目前的一个主要的方法,但是这个方法存在不少的问题,第一个问题就是挖肉补伤,第二个就是哪个取中国有限,大的话就很难,同时取骨的过程也会有取骨并发症,这个经常天气一变,这个就是一个明显的天气预报,有的取的不行的话有很多问题在那里,我们在临床跟医生交流的时候碰到一个情况,有个小孩,十二岁吧,他因为自己的骨不能取,所以首先取的是他爸爸的骨,做了两三次手术都没有做好,后来取他妈妈的骨,又没有做好。后来碰到我这个材料刚刚做出来,推广的时候他就启用了,当时还没有这个材料,他的父母就双双跪在医生前面请求帮助一定要救救他孩子,打电话给我非常感动,就采用了这个材料,后来治疗效果非常好。有的时候小孩子没法取,有的人取了长不好,取骨资源有限,那么解决这个问题是全世界需要去思考去解决的事,那么要解决这个问题的话其中一个就是取一块人家不是你的骨头去修复,多的像国外有的捐献,在国内这种捐献很少,还有其他异源的像那个猪的经过处理以后也可以,不过也有两个问题,一个是病毒艾滋病,肝炎,疯牛病等等,另外即使是这样的情况下还存在一个免疫排斥反应的问题,还有一个就是整个锯掉以后用假肢,这也是常用的,但是一个效果更差,并且就是完全外来的,我们的思路就是这个。我们自然界中间的就是这个仿生自然界的现象,我们说这个骨头本身一个毫米内可以自行修复,自然界这个再生的潜能在低等生物里面存在比较多,比如说壁虎,它的尾巴可以重新长出来,蚯蚓切断了快速愈合多次分裂再长出来。高等动物也有像我们人很小的通过激活可以长出骨头出来,为什么进化的高了以后它这个再生能力弱了,我们如何通过环境的构建使它有再生的潜能,同时我们能不能很多器官在通过人体的再生实现回复它的功能,那么我们就分析这个骨头在很小缺损的这个再生过程,生物愈合的过程是什么,骨头一断它固定好以后,毛细血管破裂,马上出血,形成血凝块,纤维蛋白再形成,然后形成一个高分子一个可降解的高分子材料,然后在这个可降解的高分子材料在去迅速引起一些因子的激活,蛋白的形成本身也是一个激活的过程,其他的因子激活以后引起一些物质向里面迁移,向里面形成组织的过程,同时经过发展有些毛细血管重新的再生,最后形成骨组织,在形成的时候是这个纤维蛋白的降解,所以性质上是一个可降解的支架,还有血管化的形成,这才是一个过程,而这个潜能的大小,只要你都能够完全控制形成这样一个环境……你看磷酸四钙和磷酸氢钙氧化反应就会使它调节初始的组成不一样,那它形成的钙磷比就不一样,而钙磷比的不一样在人体它降解的速度是不一样的,包括我们人体本身也是动态的,年纪轻的时候钙磷比高一些,而年纪大了随着钙的流失钙磷比就比较低一些了。这些问题有很多细节我就不讲了,其中我们就看进到体内以后怎么办,它如何实现生物转化,你看放进去以后,它这是材料,它是一个固定的周围的,我们所学的动物学它的一个切片,然后,进出以后周围形成得快,形成的是一个软组织,软骨化骨的这样一个过程,然后就看到这个过程,巨噬细胞在里面吞噬发挥了作用,所以我们发现在材料的降解过程和巨噬细胞的吞噬为结合的一个过程,在导致这个生物能够进行降解和转化;所以总体上讲呢,我们在体内框化形成的这么一个结构的材料,它在人体的环境溶解和在细胞吞噬的作用的时候他就能够产生钙和磷酸根的离子,这些磷酸根的离子它最后就能发生一些生物活性的作用对细胞形成,发生发展和分化过程中发生作用,最后形成骨头,那么具体去讲,比如说形成骨细胞,它就会把这些钙离子直接利用,利用后再分泌到细胞外基子上去,细胞进行矿化的物质是我们骨头比较硬的一个原因,所以现在我们揭示了一些钙离子带降解的机理而且还有骨头的形成过程,同时我们用了很多的办法来揭示这些过程,做这些切片是常规的,然后,X光片来做也是常规的,用X射线去衍射成像,还有很多跟踪来看这个新骨头的形成过程,然后这些现论做了半天,终于还解决了些问题,所以再指导着合成了一个材料,这个材料我们叫做植物化磷酸钙人工合成材料,把这个做好,你是不是真的做了某一个招标型,我就做成你这个材料,这个材料加水一调就成了一个糊状的东西,这个糊状的东西,这个糊状的东西作为骨头段化疗来切的话就像牙膏一样摸上去,摸上去以后在抹的过程中它就能够缺损的位置去塑形,塑形好了几分钟他就变硬,变硬了之后它他就有了反应,它就像C类骨髓转化,在这个里面就把这个位置分好,然后在这种过程中间,再逐步的降解之中形成新骨的过程,做起来还是蛮难的,很多就说是个挑战,它这样做就不同于我们现在现有的通过高温烧制陶瓷及其复合材料构建好在体内,我们还有一个生物矿化的过程,正因为这样的话,构成这样一个材料,它是有四个不一样的,中和性的其他的,一个就是能够准确塑型,其他像陶瓷材料烧的很硬的像瓦一样塑形很困难,第二能够自行固化,第三个它转化成类骨,就是人体内矿化的成分,所以生物活性好,同时能逐步降解吸收形成新骨,这是我们的一个基本的思路,但我们做出来的结果比额外的相关的经过长时间做还好一些,在2000年的时候,我拿到国家的药监局第一张安全证,这是非常困难的,做好一系列以后,还有一系列审批的过程,还有一系列的临床的实验,最后,药监局批文了,在批文了以后,在临床上进行了广泛的使用,我后面的合作都是和医院合作,上海复旦大学中山医院中委院士在后面这个生物学以及临床发挥了巨大的作用,以他为主的做成一些事情,我们一起推动这个工作,这是他做的一个例子,在上海副司级的一个领导的小孩,她是个女的,他这个在巨细胞瘤里,一个中度恶性的,然后经过处理以后把材料填上去,在之后两个月,一年,两年,这是接近四五年,我们跟踪了八年,都没有复发,非常好,当然说这一个不能说明问题,但是目前很多很多个病例很有意义,包括拿到批文,本来是有医学首先是有100例进行统计学的分析,合理有效安全,才能拿到国家药监局的批文,这是中山医院张国建主任的一个亲戚,当时他之前是做了关节,关节坏了切掉以后,一半时间是在医院翻修,是因为生效性能不好,二就是力学性能不好,力学的变化导致刺激不一样影响重吸收,是周围的骨骼吸收掉,所以出现新的缺损,这个也是植入一段时间以后就老是痛,去医院看一打开,很大一个缺损,所以医生都下不了台,给我们打电话,我就送过去,用了两百克,这据我了解,是用量最大的然后一年以后,两年,三年,当时觉得这么大用量在这里面不能发挥效果,但是也没有办法了,那我一直跟踪了十八年,这上下蹲上楼梯都没有问题,很好,那这就表明了他这个修复的效果,这是一部分的事,第二部分就是说前面提到的第二个问题,就是如何解决他的活性,所以我们将他这个材料活化,以活化为基础的骨修复性的构建问题,我们知道在这个过程中间,我们经过仿生过程的学习,其实很少量生长因子就起了非常重要的作用,那么我们能不能把材料都勾结成复合的材料,把重要的生长因子组装上去,那么这样的话他就肯定速度就会快很多,那么对于骨生长过程,它是一个非常复杂的生物学过程,中间有很多因子的参与,后来经过生化过程分析,经过很多领域的专家做的一个结果,结果就是觉得很多因子的串联,整个过程中的分析,你会抓住关键。它是一个非常低的,全身性的,比普通的含量高一点的,一种潜在的生长因子。有人开始提出来,一般是20公斤的衣原体,人不可能有,携带1毫克,又复杂但是还不是特别的纯,为了解决问题,近代生物学分子发展,把生物学的搞清楚了,氨基的序列是很容易分析出来的,在氨基的序列清楚,以后把氨基的序列反过来编码基因,就清楚。拿到这个基因以后,再拿到细胞,生物制造。然后形成这个蛋白,就能够得到我们所需要的这个蛋白。这也是我们生物学的一个很重要的领域,基因工程大量的药物,比如说干扰素,白细胞介素等等。那是都是用这种方法合成,同样的原理也可以采用同种技术原理发展。美国的什么技术合成也是采取合适细胞,大家都知道什么,细胞都是综合产生什么的地方。通过血清培养,然后再进入这个分泌蛋白,把它提取出来,就能够得到。这个什么公司做的就是,这个整个供应流程。这个实验过程,所以他的活性很高。他能自己不断地去继续,怎么办?所以我们用十几年前就开始的做这个事,那么我就不采取他这个办法,我采取导入里面摄入真核细胞,真核细胞出了蛋白具有糖基化保证他分泌出来的关键,但是只关于这个蛋白的分析糖基化,如果对他活性的影响不太大。就可以采用原核细胞的分起来,做并能简单。用大肠杆菌来做重组菌作用,他的构建的程序功能就变成一个常规的手段,所以我们把这个基因合成以后,就转入大肠杆菌的质粒上去,在质粒以后通过转换成形成大肠杆菌以后工程菌,在经过发酵然后产生的待办控制产生的蛋白,生化工程里面是一个比较强势的工作过程,然后得到这个蛋白这个蛋白以后呢?后面才是生物工程的分流,纯化,精致然后得到纯的蛋白。达到这个你看看基因工程的国家标准是一定达到90%以上的纯度检测方法,我们达到这样的标准是非常困难的。同时这个里面还有一个非常难的地方。什么地方?我做用了一个氨基酸,是当今的氨基酸也完全表达出来一点不差,但你怎么做都是没有活性的,当时我觉得为什么?他这个真正有活性的时候,是一个二倍体。所以当两个真正的氨基酸和在一起以后再通过两个分子之间的行程就是球基氧化二硫键,通过二硫键正确的形成折叠,最后形成了三级结构才具有活性。所以这是这一系列的问题解决以后,就能够得到一些活性免疫蛋白。纯度高才能用于以后的实验,这是我们国家在生物重组蛋白的机构,你的最高领域,中国什么公司那个一系列指标全部合格,我们做到活性高以后再送到外面相应的检测机构,分子大学这是由美国的研究的,他不是细胞实验,在期内的时候把这个蛋白还有其他的材料放在水的体内,放在肌肉的位置,大腿的肌带这一块。在接待这一块是不可能有任何骨头的,放下去的他长出骨头出来,就明确的表明他具有活性,他能够刺激间充质干细胞又到分化成骨细胞一系列过程。这是什么直接的证据?那么在原味的股间的话它就能发挥更好的作用,所以在1.2公分缺损的位置上,我们把整个骨头切掉然后把材料放到相对位置上。以后其他很多性能包括这种和正常功能接近要达到这个水平这就证明因子构建就成功了,光只有因子的话还不行他材料进行复合,长这个骨头的话就相当于我们在种瓜。花长在没有一个疼架子他只长了藤就不会长瓜,这些因子你放上去你不能释放出来一下子出去了,他就不能发挥作用了,那么什么样的结构材料影响它的功能?我们做过很多的研究就,一个大孔小孔物质结构的支架,来解决他这个问题那么为什么做这个3G实验,大骨是100到300微米有利于组织的生长过程空间通道,10到30微米的骨中之间形成一个网络连接,有利于营养的传输和液体的传输这是营养传输的功能,保证他的成长。ITG蛋白的表达还有其他一些(专属名词)这么一些功能,最后才能达到这么一个综合性作用。这是需要用到除了生物化学贡献和分析生物学里面的一些手段,这也是我们生物学要的一些东西在这里面的一些应用。那么做好一个材料,比如说一个很大的缺损,这是做好的一个材料。我看看,主要看看在体内窝不窝,然后你看,单纯的材料放上去,它长了,不得了。那么加了因子以后,都长得普遍比较好,这个结果是用麦克试剂来看它的总体重建的结果,而且横截面是麦克试剂很少,看了之后那个茎下过程中间的成本的水上再生的情况,你看那个结果,那个投影上面截了不全。那么有边批的时候它增长速度明显加快,那么因子作用非常关键,没有是不行的。那么在有的情况下,不同的结构结果是不一样,以这种最好,伞形结构最好,这个坏些,这个更差,那么光这个结果不能说明问题,一系列的屏障比如说通过生物力学的分析(专属名词)这是三次结构边界的接近五小糖(???)厚度不加边界和加边界的是明显的差异,有的话以这种最高。谱密度也同样是一样的,五体积,五小糖的数量都是以这种最高,所以结构的效应表现是很重要的。那么,同时的话,你看垂直的速度,用四环素和钙环素(?),红绿素的双荧光标记来看它细胞整个星火生产的速度(?)那么这三级的两个二级的,你就看这个结果,首先两周到四周的声音,是丢了吧,到十二周的声音,在两到四周的是这种比较高的,其他比较低,往后面长,这里就包括长的一些重要的指标,如新股(?)形成的量,经过数年的分析的结果,那么,六到八周以后,它就相对下,也就是说在这种情况下,在早期很快出现的成果,启动成果的时候,它会发挥比较好的作用,在后期去一次。而恰恰是这个早期的成果,比如说骨折了以后,这个早期的成果,对它最终的愈合过程非常关键,假如说不能存活,回头变成了一个陈旧性骨折,这个纤维组织长进去变成假关节去影响后面的愈合,所以这个速度非常的关键。那么回头再看,这是组织性切片,H1两侧。这个在我们动物学,组织做切片,因为这个切片,就变成病理分析的基础,你看H1染色的基础最后都形成了很成熟的骨细胞,跟教科书看的标准图就基本一直。那么(名词)也得到了类似的结果,它可以看外骨细胞,骨小胛,双侧骨包括翻侧骨以及()血管都可以看到,甚至其中的一些的()髓骨()髓骨都可以看到,然后立即染色会非常的漂亮,都表明我们形成的是正常的骨组织这么一个过程,还有一个就是说,前面我们分析的血管网,那么血管网到底在这里表现很重要的区别,投影过量浓度,但是可以看对照组基本没有,这是两组有一些血管网,比如说这个血管是非常多的,在我们看来很清楚,所以比较好的丰富的血管网,三级结构加聚,这是此时结构的不一样,血管网是不一样的,这个血管网的不一样,引起后面的血液整个营养的供应不一样,所以它后面特别的抽搐,就非常重要的一些功能的发挥上,主要是它这样促进整个传质的过程,传质的强化反过来影响反应的过程,这是化工里面经常研究的内容之一。那么它降解是怎么降的,我们看,它在降解的时候通过X光片来看这个降解过程,降解有边批和没有边批,速度差别还有一点,绿的是没有边批的,红的是有边批的,其实我们最好的一种三级结构组,随着四周八周十二周,到八周的时候有边批基本没有上,彻底没有了。然而在是没有边批还有很多菜地(?)从这面沉骨速度和降低速度是伴随着,是有很大的差别,当在降解用(名词)染色,还有看它的都和巨噬细胞它的形成参与了这个类似的过程。由此做这么多,还是回到我们前面的我们做科研不忘初心,可初心还得解决我们开始出发点要做什么。我们构建了一个材料活化,活化以后还是回到临床能不能解决问题。所以这个加因子的复合做上去的,做了很多艰巨的一些工作,获得国家的()13年度的,也是这个里的第一张注册证,这样的话它就能为大断骨缺损和骨再生能力弱的病人提供了一些新的方法。你看这个病例,这是一个根骨的粉碎性骨折 ,就这一大半。回头就开包以后,就把材料放上去,加钢板固定,这个材料在这。这是一个月以后的情况,那么三个月你看这个基本的降解,这些很好的骨小伐的形成,表材料的降解,和新骨的形成到一年的时候长得非常好,很难很难长好,所以这就长的非常好。这是一个直骨的,整个这一段的(?)发下去以后,那六个月,这是愈合的状况和整个状况,长得非常好,就越好。看着这个年轻的经常出的一个病,脊柱侧弯,它一定要矫形否则影响以后的生活。这么一侧弯,要掰直。掰直回去了用背口缺口用大的这个内固定,把它固定住,固定住也不行,还得要直骨,让它整个脊柱能融合。现在的基因标准用的自救(?),所以我们在临床做对照的话,能力上就能够比较有微通过(?)一侧用自救的基因标准,一侧用我们的材料。十九个月以后,我就看,这是肋骨这是我们材料它整个融合的程度,比自救要好,我们的基因标准不好。就为什么,就是说我们前面经过这么多机理的分析,它我们可以提供足够多的因子,启动足够快的早期修复,它可以把自己因子含量高。从动力学上能够强化的反应速度,最后就能得到,所以结果比较好的。这个原因啊,所以我们通过这两个故事,去告诉大家怎么去设计这些材料,然后再回到原本,怎么去解决这些问题。那么我们的目标还是做材料,其实不同的材料出来以后对临床的推动作用还是很重要的。第三个我就讲讲新型骨修复材料支撑下的治疗型技术。这啥意思,就是说我们经常讲,一代材料一代装备,在临床上也是一代材料一代技术,我跟医生交流说,他说医生能做需要悟性,但医生手术的好坏他最终不取决于他悟性。什么意思,他说我一个受过博士训练甚至很多年医生的二手的训练,一个文盲,这是他的原话不是我说的,经过二十年做医生的训练,天天割肉,他也能割的很准,比较熟练。他举了一个更形象的例子,比如说去菜市场买肉,卖肉的做生意的,你说他这个很熟练,你说要半斤,啪一刀下去,给你肯定不会是六两。对吧,你要八两他切的绝对不会是七两,只要多少,他只要熟悉了一刀下去水平高了一点点都不会加,加一刀下去,那为什么,这是因为熟练。在手术把皮肉割开,然后再弄上去,割开缝合,这个过程是一个熟练的过程,但是它长不长的好,根据这个环境,这个环境是什么?就是材料。
所以最后治疗的效果的竞争力,就在于新一代材料的功能怎么样,所以这对我们在坐的,我们做材料的…过程中间运输的。证据在手得空就做这个因子的控制的载体就把这个英子放到这个五到20纳米的这个是3×3×7个饭可以在九七个纳米以上的孔径就能装进去,很好的实现这个功能。无机的结构发挥了它的功能我们要根据这个数来设计我们的材料照顾的贯通,丰富感,为何这才这个还有一个很重要的问题一定的力学的强度上最基本的还是生物的相容性,必须考虑的就不在这里讨论,我就举个例子这个结构到底有什么影响你搞什么复杂有什么意义我就看这是三级孔大空小孔,第二种只有大孔和藉口没有小孔,我们看他这个生物学的效应到底有什么不一样?那么我们讲传质在体内传书的过程,在这个传质中,我们就看用这个细胞在支教传输过程中,看到内部结构然后就把细胞培养看这个细胞,在不同是培养的时候产生的结构成了消耗乳酸菌的消耗速度增强他的代谢水平在细胞结构上现在3G结构是最好的有利于营养传输和细胞代谢。第二个是响应你看看这个3G结构投影不是特别亮,细胞在通过三级结构看他很好的渗透到这里面,他长得就很深,然后其他的就渗透的不一样,这个比那个浅,为什么会出现这样的状况?我就研究在不同的三维情况下不同的骨质看他出分化不同信号通路就我们这些大同路小通路这个P三八处境真的一系列的信号通路的,就分析发现他是不一样的他能够在不同的孔径里面会激活不同的细胞通路产生不同的作用,特别是促进什么蛋白,功能怎么样,这对我们在座的做材料的人、做生物材料的人,给我们提供了很好的机会,也是我们发现了这个工作的重要性,给他们提供一些手段,我就这件事情举个例子,第一个例子是骨质疏松,我们知道随着年龄的增长,社会水平的提高,现在的老龄化越来越严重,具新的统计,我国有骨质疏松的患者超过一亿,正常的骨头的结构是这样的,我们学解剖学的时候都看过这些图,正常的骨组织和骨质疏松的骨组织的骨小囊很多,那么在这种情况下,它的力学性能就一定会发生变化,所以正常的脊柱的结构是这样的,当随着年龄的增长,我们人为什么会缩掉,还有不小心腰弯掉了的,在一不小一闪腰,就变成压缩性骨折,十分痛,就必须治疗,一般医生会叫你回去躺着吧,躺一个月,保守治疗,实在不行就做手术,现在的手术是大手术,基本上是病人进去以后这个做法有两个问题,第一个问题就是,这些患者都年龄大了,所有手术耐受性很差,有的根部不能做手术;第二个问题就在于骨质疏松后没有骨折的地方仍然骨质疏松,所以打两个钢筋撑开这个做法在力学上是不够的,经常出现问题。为了解决这两个问题,世界上出现了微创。微创是什么?就是病人躺在手术台上,从脊柱这块把针打进去,之后把它撑起来,就能够实现这个注射。但是这样做的话,材料就很关键,要求这个材料打进去能很快就固化,就选了一种聚甲基丙烯酸甲酯,他是一个自由基聚合反应,所以它能够很快就能聚合变硬,所以他就能够实现这个功能。我们知道这个材料有毒,所有在临床的时候要非常的小心,经常有文献报道,有人死在手术台上,因为血压骤降就抢就不回来了。但是它的确有效,就像青霉素,不做皮试就会有人死掉。所以要解决这个问题的话,替代材料就是这个,要这样做了那么我们就想要解决它固化的性能,包括可注射、快速固化、一定强度,就是聚甲基丙烯酸甲酯固化以后,就说我们的有机玻璃吧,强度太高,就会在力学上出现问题,所以这个材料我们要采取适中的力学性能来解决问题。我们做了很多的实验,这里得到一些很好的效果,具体来看,针打进去之后,用球囊把它撑开,再把球囊退去,再把材料打进去,它就实现了固化。并且时间短,病人45钟后就可以出手术室了。第二个,整个创伤就只有一个针眼,完了之后缝一针就解决了问题。就这个技术,就我们材料来讲,有两个关键,一个是材料,一个是材料的机械,这个球囊。它可以承受16-20个大气压,所以选择的是一种特有材料,并且通过特有的加工技术才能达到这个性能。所以这是材料的应用在这个里面得到了体现,这是中山医院的手术记录过程。那么,还有一个,就是慢性骨髓炎的治疗,有一些农村的病人,不能及时得到治疗,常常那个就出现了骨髓炎。所以我们需要从根这里解决,把这里剖开,直接去根治它。但是把它剖开仅仅是药物可以直接发挥作用,因此我们把两种方法结合起来,就能够实现持续8周连续高浓度的药物作用,就能达到不打针而可以在局部便能治疗的目的。就实现了很好的治疗。根据这个思想去做一系列的工作,再从动物实验的结果进行临床验证。当然这里面有个前提,就是一个材料组中材料的存在、的状态不影响药物的活性否则药物抗菌性降低是肯定不行的。而药物的存在不能影响水化过程,影响水化反应的过程会使得我们得不到我们需要的成分。只有修复不行,所以它要达到既有抗菌又有修复的功能才能够有效果。你们看这是一个病人:是一个武警战士在执行工作中翻车了,翻车之后就发现一个腿得当场锯掉不行,另一条腿粉碎性骨折。到医院去翻看了一下,皮开肉绽。回去把它固定起来让它长,但是里面发炎了。然后就这个地方,看,就这么大一块,烂了,肉每天都不能好每天流十几毫升的脓,好不了,医生要把整个腿锯掉,避免它异性感染造成生命危险。就在这种情况下我们的新技术拿来给医生。“诶,这个倒是可以啊”就用我们的材料植入,这是一个月以后不能愈合的就愈合了,这是一年后,就彻底愈合了。他脚的位置放在床上面基本上初步成立,然后就把钉子全去掉了。然后这是两年以后,这个腿它就能够站立行走了。四年后这个好掉的腿能够正常行走,这个据掉的腿是张不好啦,所以就装了一个假肢,装好他就能够正常了,而且还没有复发,这是七年以后,就能正常的工作了。骑着摩托还背着东西都没用问题。所以这样说来简直是改变了这个人的人生啊,我们每次去跟踪,去看望病人的时候,去拍照片他都非常激动,非常感谢我们。医生也是,一个长期的医学难题得到了解决。上海第六人民医院是上海最好的骨创伤急救医院,他们的于小文主任把这个作为一个常规的方法,做了很多病人也写了很多文章在外面总结发表。这是一个很难治的因为材料的进步导致了治疗水平明显的提升,对于我们从00年开始拿到证,从临床上广泛的推广,这个过程也是漫长,工作量也是蛮大的。当年陈周伟先生带着我在全国的一些骨科医院做学术讲座、推广。然后医生看到这些东西以后“还有这么回事?还有这个功能吗?”就是很怀疑。那么行,让席老师做研究,我来做,就是他的学生来证明。后来就是,目前拿我们的材料完成的医学的硕士博士论文现在有26篇。其中有1/3是博士论文,这是一,然后他们完成后再发表一些文章,来让人觉得技术好,这是我们当时合作的部分东西,现在已经在全国500多家医院广泛使用,有二十多万力量最长的十三年来考察最终证明无论是在骨科外科和口腔科都得到了很好的应用医生发表的文章,271篇文章是在标明我们的材料,华中农业大学研制的材料为我们写的有271篇。同时这里面有一些更多的心意,比如说战伤,昨天我是推掉一个这方面的事情来到武汉的。上海市我们开了东研中心,就是为了国防服务。就是一旦打仗,枪弹伤就是这种贯通伤,这是很容易引起慢性骨髓炎这种病的。所以它在战伤治疗方面有作用,所以把它列入战伤动员的一个产品。这是南京战区的两个司令员,南京军区司令员带着七八个少将到我们这里来看这个结果,后来南京军区副司令员秦卫江,现在是陆军南方战区的一个司令吧也亲自来看过。因为当时啊在08年汶川地震的时候它就发挥了作用,我们捐赠了200W人工到那边去后来发挥了作用后来四川的发改委主任都给我们写了感谢信。所以总体上讲我们做的工作总结一点的话就是要通过材料的构建,建立如何材料在体内进行转化,转化过程的模型是什么这些理论通过了解构建的材料目的去实现激发生物体内的效果,这种组织再生材料的构建,这是我们的目标。因此这一系列的目标就使我们获得了国家再生资源奖的二等奖,同时也解决了问题,我们做了材料最后形成产品,在变到临床应用,在变到临床广泛的应用来推动技术的进步解决临床的难题获得国家进步奖的二等奖。

组织工程的方法是,首先把细胞在体外进行培养,然后再回植到细胞体内。但是这样的话有两个关键问题无法解决;第一:它有细胞的这个材料,资料怎么控制?资料不能控制,国家药监局就不能批准你,你就不能应用于临床。第二:体外构建的材料,回植到体内,营养跟不上,营养含素低,再好的骨头,也会变成一个死骨。所以你只有通过体内作用它才能构建得好,长得好,为了达到这样一个目标,我们提出了一部分构建原则,但我认为目前的工作还是初步的,要达到哪里断了哪里能够长好这样的再生明天,需要全世界科学家的努力,我们目前的工作,只是一个过渡性的,初步的过程,欢迎在座学生物的、学化学的、学材料的一起参与进来。

这就是我今天的主要内容,谢谢大家。

『责任编辑:李小双』
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