因外傷、腫瘤或先天性畸形而引起的骨缺損在臨床醫(yī)學上十分常見,其修復一直是骨科的難題。長期以來,骨缺損修復主要采取自體或異體骨移植,僅在美國每年就有10萬到20萬自體或異體骨移植的病例。但自體骨移植在材料來源方面存在著嚴重的缺陷,從自體異位取骨,無異于拆了東墻補西墻,且需要多次手術(shù),手術(shù)時間長,術(shù)后并發(fā)癥多;異體骨移植在材料篩選、儲存方面相當困難、昂貴,還容易產(chǎn)生免疫排斥反應,并可能傳播傳染性疾病,失敗率較高。為了克服自體骨和異體骨移植存在的種種問題,人們不斷地探索、實驗,試圖找到理想的骨修復材料,攻克困擾醫(yī)學界的難題。
1987年,美國學者提出了組織工程的概念,經(jīng)多年研究,目前已成為有效的骨缺損修復方法。利用骨組織工程技術(shù)進行骨缺損的修復,就會避免自體骨和異體骨移植的缺點,因此這方面的研究已成為骨科修復領(lǐng)域內(nèi)的研究和應用熱點。鑒于此,山東硅苑新材料科技股份有限公司與山東大學、濟南軍區(qū)總醫(yī)院合作開展了博士后研究課題——骨修復用聚磷酸鈣生物陶瓷材料,是一個材料科學和生物醫(yī)學交*領(lǐng)域的研究項目?珙I(lǐng)域、跨學科的合作模式也是該項目的創(chuàng)新點之一。
據(jù)該項目負責人介紹,項目研究的聚磷酸鈣材料(簡稱CPP材料),是從2001年開始被用作支架材料研究的新型陶瓷材料。聚磷酸鈣陶瓷作為一種新型骨組織生物工程材料,可制成多孔狀細胞載體支架植入人體進行骨骼修補,克服了同類產(chǎn)品中金屬溶析、 腐蝕的問題和有機高分子穩(wěn)定性差、強度低的問題,是當今世界醫(yī)用生物新材料的研究熱點之一。作為支架材料,CPP具有兩個無可比擬的優(yōu)勢:一是在1000攝氏度、不添加任何助熔劑的情況下,可以實現(xiàn)自身高純度燒結(jié)并獲得很好的物理性能;二是具備很好的可降解特性,降解后的鈣磷產(chǎn)物可以作為原料被成骨細胞用于新骨重建。
為了項目研發(fā)的順利進展,三家合作單位分別按照各自的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢進行了分工合作,使項目取得了較大的進展。圍繞CPP材料,項目組在前期做了大量研發(fā)工作,在造球、成孔、成型、燒結(jié)、覆膜等方面采用了許多首創(chuàng)的技術(shù)方法,制備的CPP多孔材料孔徑均勻、通孔率高、強度完全達到骨修復材料的要求,包裹的殼聚糖膜也很好地改善了材料的生物相容性,并通過進行骨缺損修復的動物實驗,證實了聚磷酸鈣生物陶瓷的臨床應用價值,能對骨和軟骨缺損難以修復這一醫(yī)學難題提供更為有效的解決方案,產(chǎn)生極大的經(jīng)濟和社會效益。
談及項目的創(chuàng)新點,項目負責人介紹說,生物材料性能的關(guān)鍵在于它的理化特性和材料結(jié)構(gòu)。該項目采用國內(nèi)外首創(chuàng)的研究方法,將聚磷酸鈣制成梯度生物陶瓷材料并包裹殼聚糖膜,與成骨細胞、軟骨細胞復合后植入骨——軟骨缺損部位修復骨——軟骨缺損,為將來的臨床應用做前瞻性實驗研究。與同類材料相比,該項目制備的生物陶瓷材料具有與骨組織結(jié)構(gòu)相似、生物相容性好、能夠完全體內(nèi)降解、細胞趨化性強、術(shù)后前期結(jié)合度好等優(yōu)點,存在良好的界面效應與降解速率可控性。相關(guān)技術(shù)已獲國家發(fā)明專利1項。
不可否認,每個新項目的研究都伴有風險。"聚磷酸鈣是新型的生物陶瓷材料,屬于國家支持的戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)——生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)和新材料產(chǎn)業(yè),在政策方面沒有風險;項目的運作由高校、材料企業(yè)、醫(yī)院、生物材料企業(yè)多方產(chǎn)學研合作,在生物醫(yī)學和材料科學的交*領(lǐng)域能更好、更有效率地促使產(chǎn)品轉(zhuǎn)化,關(guān)鍵技術(shù)已取得突破,技術(shù)風險低;項目的合作方在資本實力、企業(yè)管理、經(jīng)營管理方面具有較大優(yōu)勢,關(guān)鍵技術(shù)人員是企業(yè)和單位的高層次人才,團隊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,人才流失等風險低……"項目負責人逐項分析著潛在的風險,對項目研究和發(fā)展充滿自信。
據(jù)國家衛(wèi)生部2010年醫(yī)療統(tǒng)計數(shù)據(jù)測算,僅骨科病人每年對骨移植材料的需求每年就約200億元,隨著材料科學、醫(yī)療裝備的進步,醫(yī)院和醫(yī)生對采用生物材料治療骨科疾病的認識也在不斷改觀。據(jù)福布斯雜志估計,再生醫(yī)學和組織工程學的發(fā)展將為生物材料打開一片新市場,市場規(guī)模將達到400億美元,其中骨組織工程材料的市場規(guī)模約為100億美元,如果涵蓋頜面外科、口腔科、整形科等與骨相關(guān)的學科,生物陶瓷未來的市場潛力將更加廣闊。
面對巨大的市場,項目負責人表示:項目產(chǎn)品屬于醫(yī)療器械中的植入類產(chǎn)品,國家衛(wèi)生和藥監(jiān)部門對其安全性、有效性有嚴格控制和準入。目前,項目已找到了合適的合作企業(yè),達成了合作協(xié)議,將在材料的商品化開發(fā)、生物性安全檢測方面提供有力支持,加快相關(guān)成果和技術(shù)商品化轉(zhuǎn)化,并將產(chǎn)品在已有市場進行推廣試用。