玻璃是一種非晶無機(jī)非金屬材(cái)料，在現代(dài)社會中的(de)用途十分廣泛，諸如眼鏡(jìng)、門窗、容器(qì)等。那麼，玻璃是否能夠作(zuò)為一種新型生物材料，在人體(tǐ)中發揮組織再生與功(gōng)能重建的作用，從(cóng)而解決人體衰(shuāi)老産生的骨質疏松、高脂代(dài)謝異常、糖尿病等疾病？

針對這一前沿(yán)科研熱點問題，在由新材料在(zài)線^®、尋材問料^®、有(yǒu)材^®、新材料企業(yè)家成長營共同舉辦的“百大名(míng)師系列在(zài)線課程”上，中科院深(shēn)圳先進技術研究院醫藥所副所長(zhǎng)潘浩波博士作了《生物活性玻璃調控軟硬組(zǔ)織再生與功能重建》主題演講。

潘浩波詳細分析了我國生物(wù)醫用材料(liào)、器械産(chǎn)業的發展現狀(zhuàng)與發展(zhǎn)趨勢(shì)，闡述了目前存在的問題及建議解決方(fāng)案，并介紹了硼矽酸鹽生物活性玻璃對多重生物信号的調控作用以及規(guī)模化生産工藝等。

01

我國生(shēng)物醫用材(cái)料産業(yè)正面臨關鍵時刻(kè)

我國生物醫用材料、植入器械産業整體“中不敵洋”，正面臨關鍵時刻。

潘浩波表示，産業發(fā)展(zhǎn)存在4大瓶頸。

，企(qǐ)業基礎薄(báo)弱，産品競争力差。

整體而言，我國生物醫用材料、植入器械産業落後于發達國家。中小企業為産業發展主(zhǔ)力軍；70%的中高端(duān)産品(pǐn)嚴重依賴進口。

第二，企業(yè)研(yán)發(fā)能力不足。

經過調查(chá)發現，企業(yè)的平均研發投入占比僅約為總投入的3%，而美國等發達國家(jiā)企業的研發投入占比達到了13%以上。

第三，高校、科研院所的研(yán)發成果轉化率低(dī)。

近年來(lái)，我國加大(dà)了對高校、科研院所的經(jīng)費、政策支持力(lì)度。但(dàn)是高校、科研院所仍(réng)然面臨(lín)科技成果轉化問題。我國的科技(jì)成果轉化率不足15%，産業化(huà)率不(bú)足(zú)5%。

第(dì)四，民間資本徘徊不前。

我國生物醫用材料、植(zhí)入器械産業出現外資化現象。2012年11月(yuè)16日，美國美敦力公司宣(xuān)布(bù)收購康輝公司；2013年1月(yuè)17日，美國史塞克公司宣布收購創(chuàng)生公司。我國民間資本卻徘徊不前(qián)，長期處于觀望狀态。

其中，科技成果轉化困難問題尤(yóu)為突出。潘浩波表示，科技成果轉化(huà)問題的底(dǐ)層邏輯在于科學探索與(yǔ)産品開發不在同一頻道。

“科研成果落地的産品開發失(shī)敗的障礙在于沒有始終貫穿臨床(chuáng)，醫生才是産品開發的靈魂。醫生應當直接參與産品定型，才能準确把握臨床适(shì)應症(zhèng)，以及安全性與有效性。”潘(pān)浩(hào)波說。

02

基于病理微環(huán)境調控的新型促進再生材(cái)料

我國每年新增(zēng)的骨與創(chuàng)傷損傷患者(zhě)超400萬人。這一數字背後是人口老齡化的程度加深的表現。據統計局官方數據顯示，截至2021年我國60歲及以上人口已超2.67億人，占總人口的18.70%。

人口老齡化趨勢對醫療水平提出了更(gèng)高的要求。由創傷、炎症及代(dài)謝疾病導緻的骨與創面修複日益(yì)增(zēng)多(duō)。随着人體衰老，出現系統性的代謝疾病，病人将苦不堪言。

代謝(xiè)疾病阻礙新生血管生長，而(ér)血管是組(zǔ)織再生的重要前提。微血管病變，内植入物與宿主(zhǔ)就不能産生生物性愈合(hé)，造成組織再生難度增加。

一(yī)旦發生骨折、創傷等，患有代謝疾病的(de)患者則需(xū)要花費(fèi)更長的時間愈合，其組織也難以再生。

“遺憾(hàn)的是，目前我國還沒有已(yǐ)應用于臨床的理想(xiǎng)材料，仍需科研(yán)人(rén)員持續研發新型(xíng)組織功能材料，以促(cù)進血管(guǎn)重建和組織(zhī)原位生長。”

潘浩波表示，以往的(de)生(shēng)物材料研究往往建(jiàn)立于健康的(de)生理(lǐ)環境，而忽(hū)視(shì)了代謝性基礎疾病的存在。

骨疾病(bìng)是一類(lèi)慢性代謝性疾病，與多種代謝(xiè)性疾病(如糖尿病、肥胖症、高脂血症)的發生有相互(hù)協(xié)同或疊加效(xiào)應。骨組織(zhī)的修複與(yǔ)再生，需要考慮系(xì)統代謝問題(tí)及微環境的調控。

我(wǒ)國醫用材料市場中已經有天然骨、高分子聚合物、金屬(shǔ)材料、無機鈣磷(lín)鹽等骨修複材料，以(yǐ)及皮瓣、人(rén)工合成皮膚、生物敷料、複合替(tì)代材料等創面修複材料。

“這些材料(liào)都(dōu)有一個亟(jí)待解決的關鍵問題：如何引導血管重建，促進幹細胞(bāo)定向分化，調控病(bìng)理微環境，實現原位組織再生。生物材料已發展至新的階段，是(shì)開啟第二次生(shēng)命的催化劑。”

潘浩波介紹道，團隊正在研(yán)究的(de)硼矽酸鹽生物活性玻璃能夠(gòu)滿足多重生物信号調控(kòng)，其中包括腫(zhǒng)瘤(liú)免疫抑制、腫瘤細胞殺傷、皮膚再生成血管效應、破(pò)骨功能抑制、成骨功能表達。

通過調節硼(péng)和矽的比例，硼矽酸(suān)鹽生物活性玻璃能夠逆轉各(gè)種不同的(de)病理微環境，以實現組織(zhī)再(zài)生目标。

硼矽酸(suān)鹽生物活性玻璃(lí)在(zài)接觸人體組織後(hòu)，通過釋放離子(zǐ)，能夠有效降低炎症、調節巨噬(shì)細胞極化。在對(duì)病理微環(huán)境有效調控的(de)基礎之上，該材料還能夠有序促進血管形成，并促成成(chéng)骨。

潘浩波表示，團隊在實驗中發(fā)現，硼矽酸鹽生物活性(xìng)玻璃在降解過(guò)程中會産生堿性“開關效應(yīng)”，促進幹細胞成骨分化、成骨細胞(bāo)礦化，并(bìng)明顯抑(yì)制了破骨細胞。

進一步(bù)研究表明，堿(jiǎn)性調控幹(gàn)細胞能夠有序促進一(yī)型膠原形成，而一型膠(jiāo)原是促進骨形成的(de)關鍵(jiàn)基礎。

據介紹，潘浩波(bō)團隊已實現硼矽酸鹽生物活(huó)性玻璃雙網絡結構(gòu)生産工藝，既可以通過熔融法制備微米(mǐ)級原料規(guī)模(mó)化生産，又可以用溶膠凝膠法制備(bèi)納米級原料(liào)規模化(huà)生産。

潘浩波介紹道，團隊圍繞硼(péng)矽酸鹽生物活性玻璃，實現臨床需(xū)求導向的新型功能材(cái)料開發。目前(qián)團隊已建立四大研發闆塊體系，分别為(wéi)：

1. 生物用活性骨水泥，主要用于椎體壓縮(suō)性骨折。

2. 3D打印骨修複體，主要用于大塊骨缺損重建。

3. 急性止血材料，主要用于急性大出血。

4. 慢性創面敷(fū)料，主要用于糖尿病足******。

“總而言之，硼矽酸鹽生物活性玻(bō)璃是一種(zhǒng)新型的促組(zǔ)織再生的功能材料，可(kě)通過促血(xuè)管形成及抑菌等多(duō)重機(jī)制促進再生。材料與細胞(bāo)的故事将是我們真正理解人類衰老與再生(shēng)的重要途徑。”潘浩(hào)波說(shuō)。

提問環節

問題一：目前(qián)，硼矽酸鹽生物活性玻璃大的臨床應用是什麼？

潘(pān)浩波：主要是骨質疏松導緻的骨折和糖尿病的足部并發症。

問題二(èr)：目前，硼矽酸(suān)鹽生物活性(xìng)玻璃的臨床處于什麼階段？

潘(pān)浩波：目前已在進行了90多例(lì)的臨床試驗，進入“十年磨一劍”的收尾階段。預計到明年多個産品能夠(gòu)真正進入到(dào)市場中(zhōng)。

問題三：作為(wéi)一種新材料，硼矽酸鹽生物(wù)活性玻璃(lí)應用到臨床的費用如何？

潘浩波：我們的目标是更快(kuài)、更好、更地療愈患者。因此，産品不僅要(yào)達到(dào)好的修複效果，同時還要(yào)保證惠民的價格。這要求我們(men)必須要掌握(wò)定價權和話(huà)語權。通過産品建設與市場推廣，降(jiàng)低産品醫療成本，真正惠及老百姓(xìng)。