生物材料创新合作平台成果巡礼推动高端医疗器械项目转化落地

 作者单位：新型生物材料与高端医疗器械广东研究院 黄雪连 刁静静 宣承楷

        生物材料创新合作平台成果转化示范基地

        基地以新型生物材料与高端医疗器械广东研究院为实体机构，采用“研发转化- 孵化加速- 企业落地”全链条发展模式，致力于突破成果转化行业发展瓶颈，建立高端医疗器械产业集群，推动高端医疗器械新兴支柱产业发展。

        2021年7月，新型生物材料与高端医疗器械广东研究院成立。作为生物材料创新合作平台成果转化示范基地的实体机构，研究院通过实施“监管护航，服务赋能，尊重贡献”成果转化战略，聚合“产、学、研、医、检、监、金（融）”全链条协同成果转化优势资源，致力于打造高端医疗器械成果转化生态，突破高端医疗器械技术成果转化瓶颈，已扶持转化了3D打印可再生人工骨、聚氨酯组织粘合剂等30余个项目，有力推动了相关高端医疗器械项目转化落地。

        3D打印可再生人工骨项目

        为骨缺损再生修复治疗提供新方案

        项目团队针对骨齿组织修复，在揭示骨组织中磷酸钙类矿物相的生物矿化机制基础上，提出了修复材料类骨仿生构建创新理念，建立了“生物应答”和“生物适配”理论，完善了生物材料领域框架。发明了具有国际前沿水平的有限空间模板协同仿生矿化合成制备与调控技术，精准控制微纳米粉体原材料尺寸、分布及形貌，制备出高纯度、分级可控、形貌均一的高活性类骨磷酸钙粉体原材料，并实现批量化生产；自主研发多种3D打印成型技术，突破了3D打印类骨修复材料的关键技术瓶颈，实现大尺寸（＞20cm）、复杂结构磷酸钙陶瓷植入体的精准成型，为骨缺损再生修复治疗提供创新解决方案。

        此外，为解决骨精准再生修复治疗过程中医工交互平台、信息管理平台以及围手术期“一站式”手术规划决策方案缺失的问题，项目团队还围绕数字化骨精准再生修复的重大临床需求，建立了一套以3D打印类骨修复材料为核心，融合医学影像、计算机辅助设计、3D打印个性化手术器械（多彩模型、金属及尼龙导板、类骨磷酸钙修复材料等）的创新型骨精准再生修复技术体系，实现了对骨缺损患者的“一站式”骨缺损高效精准再生修复治疗。

        在前期大量研究的基础上，项目组进一步积极推动骨精准再生修复成套技术研究成果的临床转化。先后在空军军医大学第一附属医院（西京医院）、广州市第一人民医院、潮州市中心医院开展临床转化研究工作。截至目前，已入组受试者50余例，入组病例涉及创伤、脊柱、骨肿瘤、骨骼畸形、术后愈合不良等引起的骨缺损，应用范围涵盖四肢（桡骨、肱骨、股骨、胫骨、跟骨），以及脊柱（颈椎、腰椎、骶椎），并涉及腕、肘、肩、膝、踝多个关节。其中，与广州市第一人民医院合作完成了世界首例节段长度达230mm的超极限骨缺损的类骨磷酸钙材料植入治疗，目前患者恢复良好，植入体固定在位，术后早期能在双拐辅助下完成独自移动行走等动作。

        聚氨酯组织粘合剂项目

        开发可降解双组分聚氨酯组织粘合剂

        我国每年创伤外科手术数量达千万例，创伤修复材料临床需求巨大。相比传统的医用胶带、缝合线和吻合器类创伤修复材料，组织粘合剂具有不造成生物二次组织伤害、使用简便、伤口适应性和闭合效果好等优势，是创伤修复材料的研究热点和发展趋势。现有粘合剂主要有天然来源纤维蛋白胶、人工合成的聚乙二醇基粘合剂、α-氰基丙烯酸酯等，广泛用于伤口止血、组织固定。纤维蛋白胶、聚乙二醇基粘合剂生物相容性良好，但伤口封合强度较差，主要用于脏器止血；α-氰基丙烯酸酯粘合强度高，但生物相容性一般，主要用于体表粘合。因此，开发一款兼具良好生物相容性和优异粘合强度的高性能组织粘合剂，是临床创伤组织多样化修复的迫切需求。

        尽管前沿研究中有很多新型材料被用于组织粘合，如贻贝蛋白、聚多糖、聚丙烯酸类等，但所使用的材料不在国家药监局公布的《医疗器械分类目录》中，体内毒理不明，离临床转化仍有一定距离。聚氨酯作为医用材料，已被广泛应用于伤口敷料、医用导管和心血管支架等领域，兼具高力学强度和良好生物相容性；且聚氨酯粘合剂通过与被粘物表面形成范德华力、氢键和共价键作用，对多种基材具有优异的粘合强度，在创伤组织粘合方面具有广阔应用前景。

        基于此，项目团队开发了可降解双组分聚氨酯组织粘合剂，可以通过双腔注射器混合涂覆在伤口表面，粘合剂的A、B组分经反应固化后形成组织粘合力。该成果具有以下特点：

        力学性能具有广泛可调控性。弹性模量5kPa至660MPa，覆盖从肺部组织到松质骨组织的力学适配需求，对肺部、肠道、血管、皮肤与骨等组织具有优异的粘合强度和稳定性。

        固化时间具有可调节性。通过改变A、B组分配方与比例，实现了固化时间10s至10min的调控，可适应不同外科手术操作时间要求。

        实现微创介入操作。该聚氨酯粘合剂粘度适中，不依赖外界调节刺激固化，能与现有介入器械配合使用，实现粘合剂在体内创伤部位的精准递送。

        项目团队开发的一款用于肺部创口封合的组织粘合剂，其粘合强度是现有纤维蛋白胶、聚乙二醇基粘合剂产品的2倍至4倍，有望提高临床气胸封堵手术成功率。目前，该项目已完成产品批量化稳定生产、定型检验、生物相容性评价，正在开展临床前动物试验，预计明年开展临床试验，并同步准备产品注册资料编写工作。

        除肺组织粘合剂产品外，项目团队还同步开展血管、内脏、皮肤和骨等系列组织粘合剂产品的研发工作，旨在打造覆盖多种软、硬组织器官创伤修复的新型医疗器械平台。

        项目团队研发的兼具良好生物相容性和高粘合强度的高性能组织粘合剂，有望解决现有组织粘合剂材料种类不足问题；对于一些难以缝合/钉合或者需要实现伤口与组织隔离部位，如肺、淋巴漏等，肠道、胃粘连，粉碎性骨折等，项目的成果产品可作为现有创伤修复材料的替代物或补充物，有助于满足临床创伤组织多样化修复需求，具有十分重要的意义。

（摘自中国食品药品网）