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[成果] 1800180123 上海
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属生物与医药技术领域。 生物陶瓷常用于治疗骨缺损,由于材料微结构的合理性和力学匹配度等诸多问题严重影响疗效,阻碍临床应用及产业发展。中国每年骨缺损患者达数百万人,治疗费用高达数十亿元,市场需求巨大。 人体骨组织主要满足力学支撑和代谢要求,而骨修复材料需兼具组织再生、材料降解和力学支撑的立体空间结构。国际上早期使用密质陶瓷疗效欠佳,采用调控孔和孔隙率的仿生多孔陶瓷来提高修复能力,却疏忽孔内连接的重要性。材料微结构合理化及精准制造成为该领域的难题,同时,多孔陶瓷力学强度差成为应用瓶颈。该项目从理论、研究和应用中求证修复结构的必要性和有效性,提供增进骨修复材料疗效的全新解决方案。 该项目在国家和上海科研计划支持下,以钙-磷基生物陶瓷骨修复体为对象,提出人骨组织修复结构概念,建立“细胞-材料-血供三位一体”的微结构立体空间影响生物效应的理论。证实了孔隙影响力学性能、微孔影响材料降解、内连接影响血管和骨再生,以及孔500-600μm和内连接120μm为骨修复优化结构。发明了陶瓷微结构精准制造和增强技术,产品实现规模生产。形成主要发明点: 1)基于上述概念和理论,阐明了材料微结构作用机理和应用价值,尤其在血管化中的重要作用。依据球体堆积多接触点原理,发明“可控互通性多孔陶瓷制造技术”,奠定精准制造骨修复结构的基础。 2)融合结构与功能仿生理念,发明“可控性非均结构陶瓷制造技术”,使多孔和密质陶瓷一体化制造;通过密-孔匹配度计算调控强度,满足临床应用要求,实现机械支撑与生物支撑的无缝连接。 3)发现并阐明了材料微结构直接影响再生血管的根数、管径和分布,内连接起着决定性作用,奠定了股骨头坏死治疗基础。创立“救头”治疗体系,发明潜行刮刀清除死骨、陶瓷棒引导血管再生及永久性生物支撑,实现复杂手术简单化和微创化。 4)通过技术可行性、稳定性和实用性成熟化研究,产品实现规模生产和CFDA注册。针对“专病专治”,发明增强陶瓷截骨体治疗下肢畸形、陶瓷棒治疗骨坏死、异材异构增材制造综合技术治疗大段骨缺损,获得满意疗效。 该项目在制造技术、生产工艺和产品转化方面获发明专利7项,制订国家医疗器械行业标准4项,发表SCI论文42篇,被国际引用3476次,均引82.8次,并被ISO13175-3国际标准引证,17篇代表性论文被引用1093次,载入《中国材料工程大典》等4本专著。美国福布斯杂志将此材料誉为“陶瓷化骨”,东方电视台和文汇报头版做了赞誉性专题报道。检索确认综合技术达到国际先进水平。 产品已广泛应用于骨科、口腔和眼科等领域,在全国28省市1602家医院,治愈患者18.5万。陶瓷棒技术在68家医院治疗1560例股骨头坏死患者,有效率达90.3%。62家科研院所证实该材料的微结构在组织工程化骨软骨构建领域有着独特优势。产生经济效益1.2亿元和社会效益8.1亿元,提供就业近千人。
[成果] 1900010492 陕西
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:项目属于生物医学与机械工程交叉领域。当前国内外骨缺损治疗普遍采用植入金属和高分子支架,但存在涂层剥离、不可发育和无法实现力学仿生定制等缺陷,易导致术后并发症及二次修补。1997年全球顶级人工骨专家I.Yannas和D.Wagner教授,提出“可发育生物陶瓷骨”解决方案,成为国际共识。 传统模范法制备的生物陶瓷骨支架不具有自然骨的微观结构和力学梯度,后续的高温烧结工艺虽能提高支架机械强度,但会降低支架韧性增加临床裁剪难度,且负载活性蛋白难以实现精准可控。3D打印是骨支架仿生制造的理想途径,为了实现人工骨的仿生和可发育功能,如何突破生物陶瓷“常温制造、强韧兼顾、精准诱导”的技术瓶颈,成为全球医工结合竞相追逐、尚未突破的学术和临床应用的制高点。该项目10余年来,作为国家前沿重点: 1、发明了新型生物陶瓷常温固结液,创建了仿生骨知识库。研制出用于微-宏拓扑结构、力学-功能梯度骨支架制造的仿生骨知识库,可根据病患结构和力学特征精准匹配材料组分;基于生物陶瓷本体与固结液互浸固化机理,发明了可微滴喷洒、常温固结生物陶瓷粉体的固结液,经3300余例临床诊断模型验证,效果良好。 2、突破了生物陶瓷粉体强韧固化工艺。基于陶瓷/固结液取向增强、键合增韧机理,发明了生物陶瓷粉体精准有序固化工艺,解决了陶瓷骨强韧兼顾、力学仿生难题,实现了6cm以上大段陶瓷骨支架“整体增材制造、局部剪切塑形”。 3、发明了生物墨水定向精准喷洒关键技术及装备。开发了含活性蛋白悬浮液精准喷洒关键技术,攻克了生物墨水定点定量打印工艺难题,实现了生物墨水0.025mm精准喷洒,并诱导细胞在骨支架表面及内部微细孔道中的定向贴壁生长,促进植入骨发育融合,康复时间缩短20-30%。 4、发明了生物陶瓷骨支架发育评估技术及仪器。创建了骨支架营养液多场耦合渗透模型,实现了复杂环境下营养液渗透率的测量,波动率小于0.3%。建立了术前骨支架发育能力评估的新方法,且开辟了载人航天抗骨流失药物快速筛选的新途径,筛选时间缩短50%。 获授权国家发明专利18项,美国发明专利2项,软件著作权8项,专著1部,在Biomaterials等期刊上发表论文185篇,其中SCI论文70篇(ESI 3篇),EI论文60篇,总被引3000余次,SCI被引870余次,引起国内外著名专家和权威机构的广泛关注,先进性被美国科学促进会、中央电视台等报道。 产品获三类和一类CFDA注册证和生产许可证,已在北医三院、西京医院、南京鼓楼等三甲医院开展临床应用,术前诊断模型可缩短手术时间30-50%,仿生骨可与自体骨发育融合,技术经济性优异。累计销售额过亿,应用前景广阔。 据发明专利和查新:可发育生物陶瓷仿生骨三维精准打印关键技术、整体实现及应用属国际首次,为我国新一代骨科医疗器械弯道超车和引领全球每年万亿骨科市场奠定基础。
[成果] 1800130452 北京
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:临床使用的骨折金属内固定物为钛合金或不锈钢材质,需要二次手术取出,增加患者手术痛苦、经济负担和感染风险。医用镁合金研究,是生物材料领域的最新前沿课题,有望实现医用金属从“不可降解的生物惰性”向“全降解、可吸收、生物功能化”的转变,进而发展出避免骨折二次手术的新临床手术范式。国际上美国自然科学基金会和欧盟居里计划也正在强力资助相关研究,其迫切需要解决的科学问题包括:(1)合金化设计;(2)如何与生物相容;(3)降解调控。项目组历时十余年,深入系统研究了全降解医用镁合金的成分优化与制备、材料与机体的交互作用机制、降解行为调控方法等,主要科学发现点如下: (1)建立医用镁合金“元素剂量-毒理学效应”成分设计原则,首创合成镁钙等合金体系,集“强韧性匹配、可控降解、生物功能”三位于一体,实现了镁合金从潜在毒性到全降解、促成骨生物功能的转变,为其在组织工程领域的应用奠定基础。 (2)提出医用镁合金的降解双界面模型,阐明在镁合金/氢氧化镁腐蚀产物的界面和氢氧化镁腐蚀产物层表面发生的动态生化反应机理,首次给出了镁促进新骨形成的协同作用机制,揭示了外周感觉神经在骨代谢中的关键作用,证实镁可用于治疗骨质疏松和骨折修复,为其在骨科领域的应用提供理论依据。 (3)发展系统、全方位的医用镁合金降解调控方法,包括表面体液渗透阻挡及促成骨双功能化涂层方法和大块非晶化技术等,有效控制镁合金从非均匀腐蚀向可控均匀腐蚀转化,调控降解速度至原有的10-55%,解决了医用镁合金降解行为与机体组织修复生理过程相匹配的科学难题。 10篇代表作,发表在Nature Medicine、Biomaterials等该领域权威刊物上,SCI他引2023次,最高单篇他引572次,4篇为ESI高被引用论文,1篇入选“2009年中国百篇最具影响国际学术论文”。在Web of Science以biodegradable magnesium alloy或bioabsorbable magnesium alloy为主题词,检索出2339篇文章,按照引用次数【代表性论文1】排序第一,【代表性论文2】排序第四,【代表性论文3】排序第十。工作得到美国工程院院士(J.Rogers、J.Perepezko、Z.Bao)、澳大利亚工程院院士(P.Hodgson)等在Nature、Chem Rev、Prog Mater Sci、Adv Mater等期刊的正面引用与跟进。出版英文专著2本、中文专著2本。第一完成人连续担任第3-9届可降解金属国际会议大会主席。基于上述成果,2014年在国际上给出可降解金属的定义与分类,被ISO正在起草的新标准借鉴。
[成果] 1800180025 上海
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属于“材料科学技术”学科中“材料的组织、结构、缺陷与性能科学”领域。 传统高分子生物医用材料功能单一,而无机功能材料生物相容较差、功能与缺陷难以调控,限制了其生物医学应用。为解决以上问题,申请者提出了有机-无机杂化策略,构筑兼具高分子与无机材料本征特性的新一代多功能生物医用材料。在863计划及国家自然科学基金连续资助下,取得了一系列原创性成果,主要包括: (1)提出了纳米材料为交联点原位构筑高性能高分子水凝胶的新策略通过控制纳米颗粒与高分子相界面相互作用,以有机、无机纳米颗粒为交联点,建立了在纳米颗粒表面原位构筑高分子水凝胶的方法与理论,制备了具有优异力学性能的高性能杂化水凝胶。进一步对无机纳米颗粒电荷改性,解决其易团聚的缺陷,显著提高分散性及交联点密度,提高了水凝胶力学性能,在关节修复、人工肌肉等领域有良好应用前景。这种将聚合物与纳米颗粒在分子水平进行杂化制备高强水凝胶的策略,被该领域著名学者T. Aida等在Nature系列杂志给予积极评价。 (2)发展了电场诱导构筑无机-高分子双载体杂化功能纤维的新途径利用可逆非共价相互作用实现无机纳米颗粒对有机小分子药物的有效负载,并进一步将载有药物的无机纳米颗粒与生物相容性高分子复合,通过控制高分子与无机材料界面相互作用,实现了无机纳米颗粒在高分子内稳定包覆,制备了无机-高分子纳米杂化药物载体。利用电场诱导纺丝技术制备了双载体杂化载药纤维,构筑了具有微纳结构的药物缓释材料,实现了小分子药物的简便、快速、高效封装及可控释放。该研究成果在Adv. Mater.、Biomaterials等杂志被同行给与高度评价。 (3)建立了高分子限域空间内原位生长无机纳米诊疗平台的新方法提出以树状大分子作为限域反应器新思路,实现了小尺寸(~4 nm)成像用纳米颗粒的原位生长。利用高分子配体模板,可控制备尺寸接近980 nm激光波长的CuS超结构,发现并揭示了超结构光学效应诱导高效近红外光热转换机制。以PEG-400为溶剂制备了带有氧缺陷的氧化物纳米线,阐明了溶剂对其形貌和缺陷的影响机制及对光热性能的影响规律。验证了金属和半导体纳米材料所具备的生物影像及肿瘤消融效果。相关成果得到Chem. Rev., Chem. Soc. Rev.等期刊的正面引用和高度评价。共发表SCI论文96篇。在Adv. Mater.、Biomaterials等权威期刊发表8篇代表性论文,被SCI他引972次;3篇入选ESI高被引论文。获授权发明专利45件。项目进行期间,第一完成人获国家杰出青年基金和长江学者计划支持,获“中国青年女科学家”和首届“全国创新争先”奖,团队入选教育部创新团队并获滚动支持。两位完成人被评为中国高被引学者。完成人多次受邀在国内外学术会议做大会报告和特邀报告,推动了有机-无机杂化材料在生物医学领域的应用。
[成果] 1900010752 陕西
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:人体组织缺损和功能障碍是危害人类健康的重要原因,临床治疗依然存在着“替代难”、“重建难”、“再生难”和“整合难”四大难题。生物材料是除捐献和自体移植外的主要解决方法,但现有生物材料无法模拟天然组织而实现组织缺损修复和功能重建。细胞外基质(ECM)是天然组织器官的主要组成成分,是最适宜诱导组织再生的生物材料,因此亟需可以满足临床治疗需要的ECM制备技术体系和产品。该项目历经20年研究,创建组织特异性脱细胞ECM及含细胞ECM技术体系应用于组织再生,有效解决临床组织再生难题。 1.突破组织特异性ECM制备技术难题,成功研制“生物工程角膜”产品,解决了角膜供体缺乏导致的“替代难”问题。中国每年新增10万角膜盲患者,仅有不足3%的患者能够接受角膜移植。该项目创建基于负压离子渗透交换的组织特异性脱细胞技术,研制成功“生物工程角膜”产品并上市。该成果入选“2015年中国医药生物技术十大进展”,被Nature杂志发表述评报道,并作为生命科学领域的唯一代表被BBC评为“中国五大科技革命”之一。 2.创建含细胞ECM技术,成功实现关节软骨及牙周组织缺损的修复重建,解决了软、硬组织缺损修复的“重建难”问题。由于组织结构特殊、微环境影响因素复杂,关节软骨及牙周组织缺损再生重建是公认的临床难题。该项目基于细胞自组装原理的ECM自分泌技术,创建了含细胞ECM的技术体系,利用该技术在临床上成功修复软骨缺损,成为国内第一个相关的Ⅲ类医疗技术。同时成功开展“含细胞ECM修复牙周缺损”的临床研究,将临床治疗成功率从21%提高到84%,获得陕西省科技进步一等奖1项,并获得国家医疗器械注册证1项。 3.创建含细ECM联合宿区血运重建技术,成功实现全牙髄再生,解决了坏死牙髄再生的世界性难题。牙是机体坏死率最高的器官,其主要原因是牙髓坏死导致的牙“死亡”,而坏死牙髄的再生仍未实现。该项目率先建立含细胞ECM联合宿区血运重建技术,成功实现了全牙髓组织的功能性再生,开展国际首个全长牙髓再生的临'床研究并获得成功,成果发表于Science Translational Medicine等权威期刊,获得陕西省科技进步一等奖1项,制定了1项相关行业标准。 4.针对植入ECM与宿区“整合难”的问題,揭示了损伤微环境影响整合的关键分子机制,建立提高ECM再生整合能力的靶向调控策略。外源性ECM与宿区的整合是决定缺损组织能否再生的关键,但炎症等病理微环境会导致整合失败。该项目揭示炎症通过表观遗传调控NF-KB/Wnt级联通路导致细胞功能异常的机制,提出基于“精确靶向、双向调控”的新策略促进整合再生。成果发表于Cell Metabolism、Cell Death & Differentiation等权威期刊。 该项目发表论文479篇,其中SCI期刊论文153篇,总IF 641.7,平均IF >4,被SCI期刊他引2272次。主编专著5部,获国家发明专利14项、医疗器械注册证1项、省科学技术进步一等奖2项,制定了1项国家行业标准,临床推广治疗患者14505例。
[成果] 1800180033 上海
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:高分子囊泡是“高分子材料学”领域的重要课题,在生物医药等领域具有广阔的应用前景,但许多传统高分子囊泡的膜结构是完全疏水的,导致作为药物载体时其性能下降且不易调控,因此囊泡的膜结构是该领域的一个核心问题。 该项目构建了囊泡的疏水和亲水微区共存的两亲膜结构理论,进而根据该理论构筑了具有癌症诊疗、抗菌等功能的囊泡,取得了一系列原创性成果,为药物载体材料的设计提供了新的思想方法,为赋予囊泡新功能提供了新策略。同时,丰富了自组装理论,革新了人们设计生物医用材料的思路。重要科学发现有: 1.构建了高分子囊泡的两亲膜结构理论。提出了均聚物氢键、端基、电荷驱动自组装原理,揭示了均聚物囊泡疏水和亲水微区共存的两亲膜结构本质,进而构筑了具有细胞核孔结构和功能的共聚物“人工核膜”囊泡,为设计一系列生物医用高分子囊泡奠定了理论基础。同时,提出了利用透射电镜测量囊泡膜厚的新理论和新方法,并被同行广泛采用。 2.构筑了癌症诊疗高分子囊泡。为解决癌症诊疗中的高灵敏检测、高效药物递送和高效治疗三个问题,根据两亲膜理论构筑了诊疗一体化囊泡、超声/pH响应囊泡、肿瘤干细胞靶向囊泡。提出的囊泡非对称晕层设计策略可将磁共振成像灵敏度提高一个数量级;设计的肿瘤干细胞靶向囊泡实现了小核酸和化疗药物的控释,并高效杀死肿瘤细胞。 3.开发了一系列高效抗菌囊泡。揭示了高分子囊泡不同于传统抗生素的抗菌机制,进而提出了囊泡“膜表面富集正电荷抗菌”的思想,得到了同行高度评价并被跟进研究,为解决细菌耐药问题开启了新思路。 2011-2015年发表的8篇代表性论文他引618次(Google Scholar:618;Web of Science:549),篇均77次。近5年发表通讯作者论文50篇,其中唯一通讯42篇,IF > 5的34篇。迄今以第一或通讯作者发表SCI论文93篇,包括5篇JACS,1篇Adv. Mater.和Angew. Chem.,24篇ACSNano/Biomaterials/ACS Macro Lett./Macromolecules/Biomacromolecules/ACS Appl. Mater.Interfaces (2/1/2/8/7/4),9篇ESI高被引和2篇ESI热点论文。被Nature、Science、Chem. Rev.、Chem. Soc. Rev.、JACS等权威期刊正面引用和评价,被选为ACS Macro Lett.封面,共被SCI引用4629次,单篇论文最高被引424次。获10项授权中国发明专利。应邀在Chem. Soc. Rev.(2篇),Prog. Polym. Sci.,Adv. Mater.等权威期刊发表展望、专论及综述共7篇。主要完成人杜建忠在国内外学术会议上作邀请报告40多次,入选英国皇家化学会会士和中国化学会高分子学科委员会委员。
[成果] 1800130347 北京
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:为恢复功能和提高生活质量,脊柱和关节等疾病患者常需要植入金属材料进行骨骼和关节重建治疗。现有材料,如脊柱重建常用的钛网,术后塌陷率超过50%。而一些低端髋关节假体,早期失败率高,长期结果存疑。该项目基于3D打印钛合金技术,深入研究多孔钛合金骨整合机制,研制具有自主知识产权、达世界领先水平的新型脊柱、关节植入物,将脊柱塌陷率降低至5%,髋关节早期成功率接近100%,并率先获中国3D打印植入产品注册证,实现规模化应用,使中国3D打印骨科植入物的临床和基础研究均处于国际领跑地位。 (1)研制的3D打印钛合金脊柱人工椎体和椎间融合器具有国际领先水平,有效解决了复杂脊柱疾病重建的临床技术难题,术后塌陷率低至5%。研制的中国第一款3D打印金属骨小梁髋关节假体,使中国人工髋关节置换水平与国际同步,早期成功率接近100%。以上产品极大提升了疾病的治疗效果,降低了患者的医疗支出。 (2)建立以脊柱功能恢复为核心的治疗技术体系,攻克了长节段、大跨度脊柱疑难疾病的脊柱重建植入物稳定性、骨整合和长期安全性的技术难题。 (3)研发的金属3D打印表面改性技术,提升植入物的骨整合效,为骨修复重建过程中材料/组织界面的快速愈合,进一步提高临床疗效提供了新方法、新思路和理论依据。 (4)建立以“3DACT”技术为核心的“患者-医生-工程师”深度医工交互平台,使骨科临床治疗精准化、可视化、数字化及手术合理化,使中国成为3D打印骨科临床应用领域的引领者。 (5)自主研发国内第一套电子束3D打印骨科金属植入物制造工艺,粉末材料监控和产品在线监测体系,形成了一套适用于临床应用的完整标准,并成功实现规模化临床应用。 获授权发明专利15项,国际专利2项,实用新型专利28项,软件著作权2项,专著2本,SCI论文38篇(累计影响因子119分),他引375次。研制的髋臼产品是中国首个获批的3D打印金属植入物,被评为 “2015年十大医学科技新闻”。研制的3D打印钛合金脊柱产品国际领先,4项3D打印脊柱重建手术方式为国际首创。依托项目,1人获首都健康卫士称号,1人获评长江学者特聘教授,培养博士后1名,博士7名;组织举办3届3D打印国际骨科论坛,参会人数1200余人。开发系列3D打印髋臼、脊柱等产品,已在全国550家医院推广,临床应用约7200例。近三年累计销售额1.19亿元,项目带动了面向医疗领域的增材制造全产业链发展,推动了北京数字化制造产业及自主创新迈上新台阶,取得了良好的经济和社会效益。
[成果] 1800180017 上海
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:1.领域背景简介: 该项目属于超分子化学与生物学科交叉领域。 模拟细胞外基质(ECM),构筑仿生微环境在生物医药、化妆品等领域有重要作用,是健康领域发展的重大需求之一。由于与细胞外微环境具有相似性,高分子水凝胶被广泛用作仿生微环境。然而,高分子由于其尺寸结构及化学组份难以精准控制,导致细胞在其上的黏附不易被调控,限制了该类材料作为ECM的实际应用。而超分子凝胶因子往往功能化困难,考虑到细胞培养环境的多样性,这限制了其应用范围。 基于此,该项目合理设计分子结构,使其具有可功能化特点,通过分子间物理相互作用自组装形成三维水凝胶,从结构与功能上构建了多元协同的仿生微纳米支架。探索了多因素调控细胞与材料的作用机理,达到了细胞黏附可控的目的,为生物支架材料的设计制备提供了关键突破,取得了一些有特色的研究成果。 2.主要创新性研究结果: 设计了一类可高效自组装的小分子凝胶材料。从超分子组装机理出发,通过独特的对称性分子结构设计,构建出具有仿ECM物理及化学特征的生物支架材料,克服了传统高分子及同类超分子材料难以可功能化缺陷。具有双光子吸收的荧光小分子凝胶为细胞培养可视化观察提供了新的解决途径;凝胶纤维组分和结构的调控为可控细胞黏附研究提供了平台,这些优势使小分子水凝胶在细胞培养领域显示了独特优势。超分子凝胶专家Bing Xu教授指出这是一个新分子体系,具有更高的组装性能。 赋予了水凝胶的多功能及智能化特征。通过调节功能基团,实现材料对多种外场刺激的响应。如微弱调节培养基pH值,可成功诱导细胞脱附,解决了细胞培养中胰酶消化收集细胞时膜蛋白损伤的问题;通过光照,可动态控制细胞黏附/脱附间可逆变化,为在可控微环境中研究细胞行为提供了有效手段。对此Materials Letters主编Aldo R. Boccaccini教授评价到:利用pH调控细胞的黏附/脱黏附是一种新颖的选择。 构筑了可功能化细胞三维培养仿生微环境。对细胞悬液与凝胶因子的混合液给予外场刺激,促使三维凝胶支架形成,为细胞生长提供三维环境。同时利用小分子与高分子复合水凝胶出色的溶胀性能,促使二维表面细胞迁移进入凝胶内部,简化了细胞三维培养步骤。对此超分子组装领域专家David K. Smith教授评价到,小分子凝胶与高分子杂化调控水凝胶力学强度的报道还较少,这类材料有广阔的应用前景。 3.论著发表及收录评价: 项目研究的创新性成果发表在ACS Nano等国际学术期刊上;多次在国际大会上做特邀报告;8篇代表论文SCI他引106次;获国家专利发明3项。研究结果被国内外同行在Adv. Mater.,Chem. Rev.等期刊上发表综述评论。基于该类水凝胶材料作为细胞三维培养支架材料优势,已经与海安百优基质生物工程有限公司合作研发了小分子量水凝胶仿生微环境,有望在细胞三维培养、疾病机理研究领域有广泛应用。
[成果] 1800160019 湖北
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2018
成果简介:该项目属材料科学和生物医学学科交叉研究领域。 金属钛是一种重要医用植入材料,但存在生物活性低、与骨组织结合不佳等问题。改善钛植入体表面生物活性,赋予其特定生物功能和原位治疗功效是该领域的研究热点和难点。针对骨质疏松病患钛植入体难以形成稳定骨结合以及术后炎症、细菌感染等临床中迫切需要解决的科学问题,该项目围绕金属钛表面仿生纳米结构的构建和生物功能元素的原位控释,开展了钛植入体表面生物功能化设计和性能调控研究,取得重要科学发现如下: (1)率先提出利用表面仿生纳米管阵列提升钛植入体生物活性,同时负载生物功能元素赋予其原位生物治疗功效的学术思想。创新性地设计了高生物活性的钛酸锶、钛酸锌纳米管表面结构,通过与体液离子交换实现微量元素锶、锌在植入体与骨界面之间长效、可控释放,达到抑制破骨吸收和加速新骨生成的目的,为设计具有局部骨质疏松治疗功效的钛植入体提供理论指导。 (2)设计了镶嵌纳米银的氧化钛纳米管表面结构,利用高生物活性的氧化钛纳米管固定纳米银,控制游离银释放,解决了银杀菌时高游离银释放导致的细胞毒性问题,为设计兼具良好生物相容性和长效抑菌性能的载银抗感染钛植入体,提供了一条新思路。 (3)调控细胞粘附性能是赋予钛植入材料生物功能的关键,项目发现钛表面纳米阵列疏密度是影响细胞粘附性能的关键因素,突破了传统认为表面化学成分和浸润性决定细胞粘附性能的认识。 项目在ACS Nano、Biomaterials等国际著名期刊上发表SCI论文26篇,8篇代表性论文被Chem. Rev.(IF=47.928)、Mater. Today (IF=21.695)、Adv. Mater. (IF=19.791)、Trends Biotechnol. (IF=11.126)等SCI他引771次,单篇最高SCI他引279次。获得湖北省优秀硕士论文3篇。加拿大生物材料研究会主席Diego Mantovani教授、阳极化氧化钛纳米管阵列的先驱Patrik Schmuki教授等多位国际权威学者引用该项目的工作,并给予了充分肯定和高度评价。该项研究成果为开发抗菌/炎症及原位骨质疏松治疗功效的新型钛植入体材料提供了科学依据和理论基础。
[成果] 1800120181 湖南
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:通过C/C复合材料预制体的纤维增强方向和编织技术的优化设计、以及近净成型制备技术,开发出满足不同部位骨骼强度、模量和生物活性要求的新型C/C复合材料接骨板。发展C/C复合生物材料表面处理和骨诱导BMP涂层技术,建立BMP的高活性固/装载及控释新技术,实现材料的力学性能与涂层生物活性的有机结合,开发具有缓释作用的骨诱导BMP-C/C复合材料接骨板。
[成果] 1700640157 云南
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:临床工作中插管、透析、人工瓣膜、人工关节等临床医疗技术都涉及生物材料的植入。病原菌黏附于生物材料表面形成生物膜,能有效抵抗人体免疫系统和抗生素的杀伤作用,导致的生物材料植入感染(Biomaterial centered infections, BCI)治疗极其困难,死亡率可高达60%,对患者伤害巨大,造成的社会经济负担极重,是全球范围内急待解决的医学难题之一。课题组2006年至2015年间围绕"生物材料植入感染"进行了大量基础及临床应用研究取得了下述成果:1.建立了生物材料植入感染检测关键技术(混合菌种生物膜检测方法、单菌种/混合菌种生物膜活化状态3D可视化技术、混合菌感染FISH标记法等)是活化状态生物膜的创新性检测方法,相关技术被国内外同行广泛采用,已成为目前BCI研究重要系统检测技术;2.在成功构建多类临床BCI体内外模型(混合菌生物材料植入感染体外模型、生物材料植入感染与包膜挛缩动物模型、肠外营养生物材料植入感染模型、菌群移位感染动物模型等)的基础上,对临床生物材料植入的特点进行了研究,由简单的单一菌种引发的BCI研究,拓展至复杂多菌种协同的BCI阶段,引领了该研究领域前沿;3.研究宿主免疫功能对生物材料植入感染的影响,首次对免疫功能低下人群,特别是临床肿瘤患者BCI形成过程中生物材料、病原菌及宿主免疫三者间的相互作用及机制进行研究,为肿瘤患者抗生物材料植入感染研究奠定了基础。创新性提出"通过增强宿主免疫功能防治生物材料植入感染"的模式,在临床验证中效果明显;4.对临床工作中,对患者不同病理内环境(高血糖、肠外营养、术期应激、雌孕激素紊乱等)生物材料植入感染的形成特点及机制进行了深入研究,为临床一线BCI防治方案的制定提供了重要理论依据,研究成果的临床应用有效降低了临床中BCI发生率。"生物材料植入感染研究"建立的生物膜检测技术与多种临床体内外模型,由于其实用性、代表性强,已成为国内外相关研究的主要技术方法。该项目成果已在云南省内外多家三级医院、高等院校与研究机构推广应用。间接降低了生物材料植入感染的临床医疗费用、缩短了患者的住院天数、节约了大量医疗资源,累计受益患者超过10000余人,取得了良好的社会效益和经济效益。该项目实施过程中,培养博士8名,硕士16名,发表SCI论文21篇,核心期刊论文41篇。获得国家自然科学基金4项,云南省自然科学基金项目14项,入选云南省中青年学术技术带头人及后备人才6人。为卫生部制定抗生素的合理应用提供实验和理论支持。
[成果] 1800111293 浙江
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:项目属于医疗器械领域,封闭负压引流(Vacuum-assisted closure,VAC)技术作为一种创面治疗的新技术,以其有效控制和减轻感染、加速创面愈合、减少医护人员工作量等显著优势已被广泛应用于临床治疗。项目围绕开发符合负压引流技术要求的新型生物透氧敷料,具有优良的透氧性能、透湿和隔菌功能,以期达到缩短创面愈合时间,大幅度降低创面感染率的目的。 成果的创造性、先进性: ①料制备的技术先进:该产品采用静电纺丝、化学交联制备凝胶技术。将活性胶原通过 静电纺丝制备成纳米纤维覆盖于创面表面,随后采用复合多孔海绵以达到止血目的。 ②合双层敷料包括纳米纤维与多孔海绵,二者均具有优良的透氧性能,其中多孔海绵不仅具有强的吸水性,还具有良好的透氧性;另一方面,活性胶原的纳米纤维仿生支架可促进红细胞黏附于该敷料的仿生结构表面,从而使红细胞发生聚集,改变血液的动力学,形成立体网状结构,促进血液凝固,并且还可以对血液中的血小板具有促黏附和聚集的作用,最终发挥其止血的机能;敷料中的纳米纤维支架具有独特的三维空间结构,便于创面修复过程中细胞的迁移以及新生血管的长入,该纳米材料同时具有生物可降解性,避免了对创面造成的二次损伤。
[成果] 1700680036 福建
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:针对国家重大需求和临床亟需解决的由创伤、肿瘤和退行性病变等导致的组织病缺损再生修复生物材料的重大问题,该项目围绕胶原基生物材料研究开发的科学和技术问题以及临床实际应用中的问题,系统开展了多种具有临床可用性的胶原膜、胶原组织修复膜、胶原可吸收外科缝线及胶原基骨修复材料等的研究,分别进行了临床前研究、临床应用研究和转化推广。项目先后获专利授权10项,获三类医疗器械证5个。该项目以蛋白酶法自主提取的牛腱胶原为主原料,通过流涎法、程序化冷冻干燥技术及化学交联和后成型处理,研发开发出了可规模化生产的胶原膜材料。动物和临床试验发现,该胶原基材料具有促进组织再生作用,相关成果获中国发明专利授权2项。相关成果进行了转化,成果实现了产业化并获三类医疗器械注册证1个。产品在全国200多家医疗机构推广应用,治疗患者20余万人。通过优化制造技术,进一步成功开发了具有双层结构的胶原基组织修复膜,授权发明专利2项,获三类医疗器械注册证2个,在口腔科、骨科、神经外科、整形外科以及肿瘤外科术后等广泛应用。该项目还解决了中国传统胶原类可吸收外科缝线存在的抗原性和毒副作用大等问题,建立了胶原基材料制造高强度可吸收外科缝合线制造工艺技术,发明了立式向上管中成形湿法连续纺丝的新配方和新方法以及成线新装置,实现了制造的缝线体内降解与组织愈合速度相匹配,形成了强度等性能达到或优于国外同类产品的胶原基可吸收缝线产品,获发明专利授权1项、实用新型专利授权1项,并获三类医疗器械注册证2个。产品已在表皮和精细外科、五官科、口腔科、眼科、骨科和整形外科等的应用,取得了显著的临床效果。主持制定了中国首部可吸收外科缝合线标准(YY1116-2002),结束了该类产品无国家标准的历史,确保了产品的安全有效,推动了该行业的发展。项目通过胶原与羟基磷灰石共混复合,结合化学交联等方法,制造了可用于骨组织缺损治疗用的胶原-羟基磷灰石(HA)人工骨材料,该材料具有类似天然骨的结构和机械强度,临床试验显示,该材料在骨缺损和骨不连等情况下能促进缺损区的新骨形成。同时,结合福建地区“山海资源特色”,开展了基于海洋资源的组织修复材料研发,以虾蟹壳、贝类等海洋资源废弃物为原料开发出两种骨修复材料。这些天然材料免疫原性低、使用安全,力学性能出色,是理想的骨修复材料。同时,公司将引导组织再生技术与3D打印技术结合,开发出四种不同技术类型的生物3D打印设备,授权专利4项,并实现了基于胶原、羟基磷灰石等生物材料的个性化脊椎、牙床、头骨等的打印。该项目还解决了胶原与透明质酸钠等材料相容性问题,以及组织工程化皮肤、软骨和骨构建过程中支架材料多组份复合的组成、配比和材料相容性等问题,构建出了接近正常组织组成和结构的胶原基组织工程支架材料,为进一步拓展胶原基材料产品的可持续开发和应用奠定了扎实的基础。
[成果] 1700450304 广西
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:生物医用材料包括医疗上能够植入生物体或能够与生物体组织相结合的材料,生物材料用来治疗或替换生物机体中原有的组织和器官,修正和提高其功能。生物医用金属材料是广泛应用外科植入材料,具有高的强度、良好的韧性、抗弯曲疲劳强度以及良好的加工成型性能,具有其它类型医用材料难以替代的优良险能。金属材料作为生物医用材料必须满足严格的生物学要求:组织相容性好、无毒性,不致畸变,不引起过敏反应和干扰基体的免疫,不破坏临近组织等;物理化学性质稳定,强度、弹性、尺寸、耐腐蚀、耐磨性等性质稳定;易于加工成型,容易制成各种需要的形状。金属材料钛及其合金在生物医用植入材料上得到了广泛的应用,尤其是B一钛合金的应用更广泛。但是,随着医学技术的发展,钛合金在生物医学的应用上存在的不足逐渐体现出来,其中之一就是弹性模量与天然骨骼的弹性模量不够匹配,容易引起应力屏蔽效应,不利于骨骼愈合和植入体的长期稳定,对人体容易造成损伤。所以,开发新型的生物医用合金材料成为现今生物医用材料的一个最主要研究方向。锆合金具有优良的耐腐蚀性能、机械性能、组织相容性好、无毒性,主要作为反应堆芯结构材料,如燃料包壳;常用作耐腐蚀的容器和管道,如压力管、支架和孔道管等。锆合金在生物医用材料方面的研究还相当稀少,多数研究都是以锆作为添加的合金元素来提升钛合金的性能。而该发明将锆合金在生物医用上的应用作为主要的研究方向,研究出的锆基合金与传统的钛合金相比,锆基合金具有比钛合金更良好的耐腐蚀性、强度,以及更低的弹性模量,与人体骨骼更为匹配,很好的弥补了传统钛合金的不足。技术原理与性能指标:一种亚稳R型Zr-Mo-Ti系硬组织生物医用合金,所用原料组分及重量百分比为:钼11.50%-12.50%,钛0.1-11.00%,余量为海绵锆。优选的原料组分及重量百分比为:钼12%,钛3.0-7.0%,余量为海绵锆,该配方得到的生物医用合金,各项性质稳定,性能良好。技术的创造性与先进行:该发明合金具有良好的生物相容性,同时其杨氏模量(30-35GPa)与人体骨骼(10-40GPa)更为匹配,能有效避免因力学不匹配而对人体造成的伤害。如果合金材料的杨氏模量超过人体骨骼的杨氏模量时,由于其刚性过大,作为生物材料时,容易对人体骨骼与肌肉造成损伤,不利于骨骼愈合和植入体的长期稳定。很多生物医用合金的杨氏模量偏高,在实际应用过程中,对人体机能造成一定损伤,产生疼痛等并发症,阻碍其发展。因此要控制医用合金材料的杨氏模量与人体骨骼相互匹配才能确保材料能够长期与人体接触,不对人体产生损伤,同时又能保证人体机能的正常作用。通过控制钼的加入量来降低相转变温度,增加淬透性,增强热处理的强化效果,而起到增强合金性能的作用;在高温时,钛和锆具有相同的晶体结构和接近的晶格常数,完全互溶,对合金起到固溶强化作用,能够调节合金的塑性(压缩率)。两种合金元素共同作用可以起到调节锆合金的抗压强度、弹性模量、塑性、屈服强度等性质的作用,从而更好的适应生物医用材料的要求。该发明的合金化元素钼、钛对人体无毒副作用,锆合金也对人体无毒副作用,同时钼、钛生产成本较低,避免以往医用合金的合金化元素过度依赖贵重金属,降低了合金研发和生产的成本,有很好的开发应用前景。该发明的合金材料能替代或部分替代钛合金在生物医用上的应用,其具有作为生物医用材料的各项优良性能,也具备了传统钛合金的各种优势,为生物医用材料领域提供了一种新材料。技术的成熟程度,适用范围和安全性:该发明的合金设计和制备工艺富有创新性和实用性,通过控制、调节钼和钛的成分,有效提高了材料的各项性能,已获得性能优异的合金材料,以替代或部分替代钛合金在生物医用上的应用。
[成果] 1800120309 北京
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:以镍合金为材料的医疗器械已得到广发应用,总体安全性较好,但毒性案例也时有发生,尽管业内对其毒性的研究也一直在进行,但对其毒性限量并没有系统的、明确的结论,对其免疫毒性机理的研究也鲜有报道。该课题将全面地研究镍离子的毒性作用,并比较评价不同来源镍钛合金的材料学特性,在这些领域完善研究数据和填补研究空白,为积累医疗器械材料的生物相容性数据,并丰富中国相关数据库,利于提高中国医疗器械材料的生物学评价水平。
[成果] 1700470377 北京
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:研究目的: 该项目总体目标是针对组织工程骨(TEB)临床应用的关键问题进行系列研究,重点解决种子细胞和成骨效率、血运建立、以及应用适应症等核心问题,并制定TEB应用规范,开展个体化治疗,以推动TEB技术的临床应用,惠及民生。 主要科学发现点: 1)首次明确了hBMSCs细胞接种数量与组织工程骨成骨活性的量效关系,提高了构建技术的稳定性。 2)证实同种异体BMSCs构建TEB和修复骨缺损的可行性,为建立TEB豁免型种子细胞库及TEB技术产业化发展奠定基础。 3)首次验证血管化TEB在异位环境下的成骨效果及对大动物原位骨缺损的修复效果,系统地分析种子细胞、血管化及成骨环境对TEB形成及支架降解的影响,揭示骨形成、支架降解和血管化间适当的动态平衡是TEB成功进行骨组织修复的必要条件。本部分成果有望改善临床大体积骨缺损以及受区血供不佳骨缺损的修复效率,扩大TEB临床应用范围。 4)建立TEB技术临床应用标准管理办法及评价方法,以填补中国骨组织工程在标准化制定领域的空白,保障医疗质量和安全,规范化推广应用。 5)首次开展浓缩骨髓血(BMC)复合TCP支架材料修复唇裂患者齿槽嵴裂骨缺损的个体化治疗,为唇裂患者齿槽嵴裂的临床修复提供更理想的治疗方案。 成果产生的价值: 该课题研究成果对于TEB的临床应用具有重要的技术支撑和指导作用,相关成果已在组织工程领域国际一流杂志发表SCI收录论文8篇,核心期刊论文5篇;正在申请国家发明专利2项;参编人民卫生出版社出版的《再生医学-转化与应用》等专著。研究成果在该院唇腭裂中心进行推广应用,获得满意疗效。与传统的修复技术相比,提高了手术质量,减少手术时间及成本,降低了供区损伤及并发症风险。初步形成了TEB临床应用的综合治疗体系,可在骨缺损治疗领域推广应用,具有良好的社会和经济效益。 研究成果符合北京市科技发展战略定位,符合北京市创新型城市建设“应用基础和前沿技术主题”的目标和要求,符合《北京市民健康生活促进科技专项》提出开展干细胞、组织工程等前沿技术在重大慢性病防治中的应用研究的要求,对进一步促进北京地区的骨组织工程领域学术研究、临床应用、管理及产业化发展水平具有重要作用。该项目的完成对于推动中国生物技术的发展以及增强国际竞争力,继续保持中国在国际组织工程学术研究领域的独特优势和地位具有重大意义。
[成果] 1700470194 北京
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:该项目主要涉及先进药物洗脱支架的关键技术和推广。属于生物医学工程领域,是国家和北京市重点发展的生物工程及新医药领域。 药物洗脱支架是支架技术发展的一个里程碑,它基本解决了多年来困扰心血管介入医疗所遭遇的再狭窄问题。药物洗脱支架与裸支架的差别在于其表面药物涂层的存在。第一代药物支架的基体为316L不锈钢,表面涂层主要由有效药物和永久高分子载体组成。钴基合金支架(L605)在不降低径向支撑强度和射线可视性的前提下减小支架壁厚度(减少1/4~1/3),其结果是取得了更佳的输送特性和前所未有的临床效果。第一代药物支架上的药物在一定时期内控释缓释于血管壁,起到抵御再狭窄的作用。药物释放完后在支架表面会永久残留高分子涂层,从而导致第一代药物支架发生远期血栓率高的临床安全性事件。如何既保留药物洗脱支架抵御再狭窄的作用,又减少甚至防止安全性事件的发生,是新一代药物洗脱支架的发展方向。发展涂层可降解的药物洗脱支架,在支架输送过程中负责药物的输送和植入后药物的控释,在不需要涂层时完全降解为人体无害的物质,仅留裸支架在病变位置。这是解决第一代药物洗脱支架晚期和极晚期安全性事件的解决措施,该项目正是将上述基体和涂层的发展方向集为一体的新一代药物洗脱支架产品。 该项目主要涉及开发钴基合金可降解涂层药物支架所面临的各种难题和相应的关键技术。该项目主要解决的关键技术有:支架表面微处理技术与控制支架结构设计与平台涂层的耦合钴基合金的力学性能处理技术。该项目创造性的解决了上述各种关键技术和难题,成功研制出钴基合金可降解涂层支架,体内体外的效果优异,获得国药局的注册批准,并已在临床上大量使用。 该项目具备完整独立的自主知识产权,并在国内申请了系列专利保护,获得国内专利授权6余项。 该项目研制的钴基合金可降解涂层支架:“钴基合金雷帕霉素洗脱支架系统,国食药监械(准)字2013第3460083号”,主要性能指标已达到国际领先水平,兼备裸支架的安全性和永久高分子药物支架的有效性。 所研制的钴基合金可降解涂层支架已投放市场三年,实现销售额1.5亿元,随着各地招标的进一步展开,预计在2017年实现5~6亿元的销售额,上缴税收1~2亿元,为北京创造100个以上的就业岗位,每年为3~5万患者解除病患,节约医疗成本2~3亿元。
[成果] 1700580002 江西
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:该项目属于金属材料及其表面改性与生物材料交叉学科领域。 第一候选人为中国生物材料学会常务理事,中国生物材料学会生物复合材料及医学转化分会主任委员。该项目率先以离子注入技术作为金属生物材料(包括纯钛和钛合金及该项目首创的镁钙合金)表面改性的手段,分别选择镁、铜和银、锌作为离子注入源,紧紧围绕离子注入对被注入金属材料的生物活性、抗菌性能、耐蚀性能、力学性能等的调控机理进行了较为系统而深入的研究,揭示了镁离子注入改善生物惰性钛材料生物活性的本质,诠释了铜和银对提高钛材料抗菌性能的调控机理,发现了锌离子注入提高镁钙合金力学性能却降低耐蚀性的内在本质,在离子注入改性金属生物材料方面取得了重要的进展;此外,提出了可降解镁合金的设计理论与方法,推动了金属生物材料学科的发展。该项目取得的主要科学发现如下: (1)在国际上率先阐明了钙含量对医用镁钙合金显微组织、力学性能、耐蚀性的影响规律,并在此基础上提出了相应的晶界析出物理论,揭示了钙元素添加对镁合金力学性能的调控机理,提出了医用镁钙合金的设计思路,开创了一种具有前途的新型生物医用镁合金。 (2)率先提出了通过镁离子注入提高钛材料表面生物活性的思路,并制备出高生物活性的镁离子注入的钛材料,发现了镁离子注入促进钛材料表面形成磷灰石的现象,提出了镁离子注入提高钛材料生物活性的机制,为金属生物材料的活性化提供了新的思路。 (3)率先提出了铜和银离子注入提高钛材料抗菌性能的新思路,发现了铜或银离子注入可显著提高钛材料抗菌性能的现象,提出了抗菌性能提高的机制,发现了铜和银离子注入对钛材料耐蚀性具有不同影响的现象。 (4)率先将锌离子注入镁钙合金,发现了锌离子注入对镁钙合金表面硬度的调控规律,发现了锌离子注入降低镁钙合金耐蚀性的异常现象,提出了生物医用镁合金注入元素的选择性原则。 上述科学发现点被国内外同行所公认,受到"Prog Mater Sci(影响因子31.083)"和"Mater Sci Eng R(影响因子24.652)"等众多国际权威学术期刊的广泛引用和正面评价,并被加拿大和澳大利亚学者分别编入其专著中,在国际学术界产生了积极的影响。该项目6篇代表作共被SCI他引272次,代表作1的单篇SCI他引次数接近100次。
[成果] 1800060344 广东
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:所属科学技术领域:该项目的研究工作属于生物医用材料领域。 主要内容和发现点及其科学意义:1.多糖基纳米粒子用于药物递送系统天然多糖因其显著的优势在药物递送系统领域得到越老越多的关注。该研究阐述了多糖基纳米粒子药物递送系统的研究进展,阐述了多糖基纳米粒子制备的四种原理:共价交联、离子交联、聚电解质复合物形成、疏水修饰的多糖材料的自组装。该研究成果对于多糖基纳米粒子药物递送系统的设计和制备具有重要指导意义。2.生物医用高分子的疏水修饰对细胞的影响:(1)疏水相互作用是疏水修饰双亲高分子与细胞之间的主要相互作用力。相对于范德华力和H键等,疏水链段与细胞膜脂双层之间的疏水相互作用能够极为显著地增加高分子在细胞膜表面的吸附,因而推测疏水修饰的高分子对于细胞膜具有更强的粘附性。(2)聚阳离子的疏水修饰促进基因转染。因为细胞粘附性增强,基因载体聚阳离子经过疏水修饰之后,更加容易吸附到细胞膜上,并进而更加容易被摄入胞内,从而提高了转染效率。该成果可指导基因载体的构建和分子设计,优化从基因包裹到基因释放的各个环节,具有极为重要的实用价值。3生物医用高分子的疏水修饰对血浆蛋白的影响课题组发现:在与血液组织接触时,疏水改性的生物医用高分子既可以吸附到细胞膜,也同时与血浆蛋白发生相互作用,而且在血浆蛋白浓度如此高的情况下,疏水改性的生物医用高分子会首先与血浆蛋白发生相互作用,因而减少对细胞表面的吸附。在众多的血浆蛋白中,白蛋白因为分子结构中疏水性的“口袋”而与疏水改性的生物医用高分子具有较强的疏水相互作用,而且由于白蛋白具有最高的浓度(40-50 mg/mL),所以,与全血接触的疏水改性的生物医用高分子主要是与白蛋白通过疏水相互作用形成某种复合物。 该研究结果为该领域的科学问题提供了答案:(1)对生物安全性评价中经典的溶血实验有了新的诠释。(2)对“血清抑制基因转染”这一现象做出了合理的解释。(3)预测了血浆蛋白对生物医用高分子体内命运的影响。4生物医用高分子与红细胞的相互作用及对红细胞的影响研究了聚乙烯亚胺、聚酰胺胺和壳聚糖等生物医用聚阳离子对红细胞的影响。发现,聚阳离子与红细胞之间的静电相互作用会影响红细胞膜的各种生理生化改变,如红细胞聚集、细胞形貌由光滑双凹型转变成棘皮细胞、细胞尺寸变小、细胞密度变小、溶血、细胞膜吐泡、细胞膜氧化反应、细胞膜上蛋白酶活性的抑制、细胞膜表面由负电荷转变为正电荷、细胞膜发生磷脂酰丝氨酸外翻等。这些改变不仅影响了红细胞的生理功能,而且改变了红细胞的本来面目,会被补体系统和巨噬细胞识别。这些研究结果解释了聚阳离子的细胞毒性的本质原因。此外,这些研究结果可在很大程度上推演到其它细胞。 同行引用评价:该项目的相关实验结果发表在该领域顶尖杂志上。至今已被国内外同行他引813次。
[成果] 1800120478 江苏
R318.08 基础研究 卫生材料及医药用品制造 公布年份:2017
成果简介:淮阴工学院江苏省介入医疗器械研究重点实验室以血管支架及其生物材料为研究对象,经过多年的研究,突破了血管支架的仿生设计关键技术,建立了生物材料及医疗器械表面功能设计的协同作用理论以及血液接触材料及骨科生物材料表面功能化的关键技术。主要创新点:(1)发明了展开具有仿碳纳米管结构的仿生血管支架,提高了支架的支撑性能、耐疲劳性能,大大减少了金属覆盖面积,有效提高了支架的柔顺性,在该基础上开发了一种仿生血管支架的建模软件,并具有完善的激光加工技术。(2)提出了植入性生物材料表面功能化设计的协同作用理论,并基于这一理论发明了血液接触生物材料表面多功能化的系列方法。(3)基于表面功能化设计的协同作用理论,发明了骨科植入材料的表面功能化系列技术。
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