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玻璃(li)是一種非晶無機(jī)非金屬材料,在現(xiàn)代社會中⭐的用途(tu)十⭐分☀️廣泛,諸如眼(yan)鏡、門窗、容器等。那(na)麼,玻璃是否能夠(gòu)作為一種新型生(sheng)物材料,在人體中(zhong)發揮組織再生與(yu)功能重建的作用(yòng),從而解決人體衰(shuai)老産生的骨質疏(shu)松、高🍉脂代謝異👌常(chang)、糖尿病💜等疾病?
針(zhēn)對這一前沿科研(yan)熱點問題,在由新(xīn)材料在線®、尋材問(wèn)料®、有材®、新材料企(qǐ)業家成長營共同(tóng)舉辦的“百大名師(shī)系列在線課程”上(shàng),中科院深圳先進(jin)技術研究院醫藥(yào)所副所長潘浩波(bo)博士作了《生物活(huo)性玻璃調控軟硬(yìng)組織再生與功能(néng)重建》主題演講。
潘(pan)浩波詳細分析了(le)我國生物醫用材(cái)料、器械産業的發(fā)展現狀💯與發展趨(qū)勢,闡述了目前存(cún)在的問題及建議(yì)解決方🐪案,并介紹(shào)了硼矽酸鹽生物(wù)活性玻璃對多😄重(zhòng)生物✍️信号的調控(kòng)作用以及規模化(hua)生産工藝等。
01
我國(guo)生物醫用材料産(chan)業正面臨關鍵時(shí)刻
我國生物醫用(yòng)材料、植入器械産(chǎn)業整體“中不敵洋(yang)👨❤️👨”,正面臨關🈲鍵時刻(ke)。
潘浩波表示,産業(yè)發展存在4大瓶頸(jing)。
,企業基礎薄弱,産(chan)品競争力差。
整體(ti)而言,我國生物醫(yī)用材料、植入器械(xie)産業落後于發達(dá)🌏國家。中小企業為(wéi)産業發展主力軍(jun1);70%的中高端産品嚴(yan)重依☂️賴進口。
第二(èr),企業研發能力不(bú)足。
經過調查發現(xian),企業的平均研發(fa)投入占比僅約為(wéi)總投✉️入✉️的3%,而🐅美國(guó)等發達國家企業(ye)的研發投入占比(bǐ)達㊙️到了13%以上。
第三(sān),高校、科研院所的(de)研發成果轉化率(lǜ)低。
近年來,我國加(jiā)大了對高校、科研(yan)院所的經費、政策(cè)支持力度。但是高(gāo)校、科研院所仍然(rán)面臨科技成果轉(zhuǎn)化問題。我國🌍的科(kē)🔞技成果轉化率不(bu)足15%,産業化率不足(zu)5%。
第四,民間資本徘(pai)徊不前。
我國生物(wù)醫用材料、植入器(qi)械産業出現外資(zī)化現象。2025年12月6日,美(měi)國美敦力公司宣(xuan)布收購康輝公司(sī);2025年12月6日,美國史塞(sāi)克公司宣布收購(gou)創生公司。我國民(mín)間資本🌈卻徘徊不(bu)前,長期處于觀望(wàng)狀态。
其中,科技成(cheng)果轉化困難問題(ti)尤為突出。潘浩波(bo)表示,科技成果轉(zhuǎn)化問題的底層邏(luó)輯在于科學探索(suǒ)與産品開發不在(zài)同㊙️一頻道。
“科研成(chéng)果落地的産品開(kai)發失敗的障礙在(zai)于沒有始終貫穿(chuān)臨床,醫生才是産(chan)品開發的靈魂。醫(yi)生應當直接參與(yǔ)産品定型,才能準(zhǔn)确把握臨床适應(ying)症,以及安全性與(yu)☎️有效性。”潘浩波說(shuo)。
02
基于病理微環境(jing)調控的新型促進(jin)再生材料
我國每(měi)年新增的骨與創(chuang)傷損傷患者超400萬(wàn)人。這一數字背後(hou)是人口老齡化的(de)程度加深的表現(xiàn)。據統計局官方數(shu)據顯示,截至2021年我(wo)國60歲及以上人口(kǒu)已超2.67億人,占總人(ren)口的18.70%。
人口老齡化(huà)趨勢對醫療水平(píng)提出了更高的要(yào)求。由創⚽傷、炎症及(ji)代謝疾病導緻的(de)骨與創面修複日(ri)益增多。随着人體(ti)衰老,出♻️現系統性(xìng)的代謝疾病,病人(ren)将苦✌️不堪言。
代謝(xie)疾病阻礙新生血(xue)管生長,而血管是(shi)組織再生的🧡重要(yào)前提。微血管病變(biàn),内植入物與宿主(zhu)就不能産生生物(wù)性愈合,造成組🌈織(zhi)再生難度增加。
一(yī)旦發生骨折、創傷(shang)等,患有代謝疾病(bing)的患者則需要花(huā)費更長的時間愈(yu)合,其組織也難以(yǐ)再生。
“遺憾的是,目(mù)前我國還沒有已(yǐ)應用于臨床的理(lǐ)想材料,仍需⛹🏻♀️科✂️研(yán)人員持續研發新(xin)型組織功能材料(liào),以促🥵進血管重建(jiàn)和組織原位生長(zhǎng)。”
潘浩波表示,以往(wǎng)的生物材料研究(jiu)往往建立于健康(kang)的生🔴理環👅境,而忽(hū)視了代謝性基礎(chu)疾病的存在。
骨疾(ji)病是一類慢性代(dai)謝性疾病,與多種(zhong)代謝性疾病(如糖(táng)尿🍉病、肥胖症、高脂(zhī)血症)的發生有相(xiang)互協同或疊加效(xiao)應。骨組織🏃♂️的修複(fu)與再生,需要考慮(lü)系統代謝問題及(jí)微環境的調控。
我(wo)國醫用材料市場(chǎng)中已經有天然骨(gǔ)、高分子聚合物、金(jīn)屬材料、無機鈣磷(lín)鹽等骨修複材料(liao),以及皮瓣、人工🌍合(he)成皮膚、生物敷料(liào)、複合替代材料等(děng)創面修複材料。
“這(zhè)些材料都有一個(ge)亟待解決的關鍵(jian)問題:如何引導❌血(xue)管重📐建🙇🏻,促進幹細(xi)胞定向分化,調控(kong)病理微環境,實✔️現(xian)原位組織再生。生(sheng)物材料已發展至(zhi)新的階段,是開啟(qǐ)第二次生命的催(cuī)化劑。”
潘浩波介紹(shào)道,團隊正在研究(jiū)的硼矽酸鹽生物(wù)活性玻璃能夠🐉滿(man)足多重生物信号(hao)調控,其中包括腫(zhong)🌈瘤免疫抑制、腫‼️瘤(liu)細胞殺傷、皮膚再(zài)生成血管效應、破(pò)骨功✨能抑制、成骨(gu)功能表達。
通過調(diào)節硼和矽的比例(li),硼矽酸鹽生物活(huo)性玻璃能夠逆轉(zhuǎn)各種不同的病理(li)微環境,以實現組(zǔ)織再生目标。
硼矽(xī)酸鹽生物活性玻(bō)璃在接觸人體組(zǔ)織後,通過🔴釋放🌏離(li)子,能夠有效降低(dī)炎症、調節巨噬細(xì)胞極化。在對🔞病理(li)微環境有❗效調控(kòng)的基礎之上,該材(cai)料還能夠有序促(cù)進血管形🛀🏻成,并促(cu)成成骨。
潘浩波表(biao)示,團隊在實驗中(zhōng)發現,硼矽酸鹽生(shēng)物活性🏃♀️玻璃在降(jiang)㊙️解過程中會産生(shēng)堿性“開關效應”,促(cù)進幹細胞成骨分(fen)化、成骨細胞礦化(hua),并明顯抑制了破(po)骨細胞。
進一步研(yan)究表明,堿性調控(kong)幹細胞能夠有序(xu)促進一型膠原形(xíng)成,而一型膠原是(shi)促進骨形成的關(guan)鍵基礎。
據介紹,潘(pān)浩波團隊已實現(xiàn)硼矽酸鹽生物活(huó)性玻璃雙網♻️絡✊結(jié)構生産工藝,既可(ke)以通過熔融法制(zhi)備微米級原料規(gui)模化生産,又可以(yǐ)用溶膠凝膠法制(zhì)備納米級原料規(guī)模化生産。
潘浩波(bo)介紹道,團隊圍繞(rào)硼矽酸鹽生物活(huó)性玻璃,實現臨床(chuáng)需求導向的新型(xíng)功能材料開發。目(mù)前團⚽隊已建立📱四(sì)大研發💁闆塊🌈體系(xi),分别為:
1. 生物用活(huó)性骨水泥,主要用(yòng)于椎體壓縮性骨(gu)折。
2. 3D打印骨修複體(ti),主要用于大塊骨(gu)缺損重建。
3. 急性止(zhǐ)血材料,主要用于(yú)急性大出血。
4. 慢性(xìng)創面敷料,主要用(yòng)于糖尿病足******。
“總而(ér)言之,硼矽酸鹽生(shēng)物活性玻璃是一(yi)種新型的促組織(zhi)再生的功能材料(liào),可通過促血管形(xing)成及抑菌等多重(zhong)機制促進再生。材(cái)料與細胞的故事(shi)将是我們真正理(li)解人類衰老與再(zài)生的重🏃🏻要途徑。”潘(pān)浩波說。
提問環節(jiē)
問題一:目前,硼矽(xī)酸鹽生物活性玻(bō)璃大的臨床應❌用(yong)是什麼?
潘浩波:主(zhǔ)要是骨質疏松導(dao)緻的骨折和糖尿(niào)病的足部并發症(zhèng)。
問題二:目前,硼矽(xi)酸鹽生物活性玻(bo)璃的臨床處于什(shi)麼階‼️段?
潘浩波:目(mu)前已在進行了90多(duo)例的臨床試驗,進(jin)入“十年磨一劍”的(de)收尾階段。預計到(dao)明年多個産品能(néng)夠真正進入到市(shi)場中。
問題三:作為(wei)一種新材料,硼矽(xī)酸鹽生物活性玻(bō)璃應用到臨床的(de)費用如何?
潘浩波(bō):我們的目标是更(geng)快、更好、更地療愈(yù)患者。因此,産品不(bu)僅👨❤️👨要達到好的修(xiu)複效果,同時還要(yào)保證惠民⛷️的價格(gé)。這要求我們必須(xū)要掌握定價權和(he)話語權。通📞過産品(pǐn)建設與市場推廣(guang),降低産品醫療成(cheng)本,真正惠及老百(bǎi)姓。
如今(jin)生命健康、醫療養(yǎng)老越來越受到人(rén)們的重視,醫療器(qi)械和生物醫用材(cai)料是支撐醫療、服(fu)務的重要産業環(huan)節。
有材醫療器械(xiè)及生物醫用材料(liao)雲展會将聚焦醫(yi)用高分子材料、醫(yī)用金屬材料、生物(wù)陶瓷、醫📞用耗材及(ji)輔料、智能可穿戴(dai)設備、家用醫療設(she)備等。
緻力于展示(shi)和推廣國内外前(qian)沿技術和産品,為(wéi)醫療🤩器械🚶産業鍊(lian)上下遊從業者們(men)搭建一個技術交(jiao)💋流與商貿合作的(de)優質平📐台。
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