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“補丁”

衣服破了可以修補，人體器官出了問題也需要打“補丁”。我國每年需骨釘骨板“補丁”近1000萬枚，因心血管疾病使用近100萬只支架“補丁”。鈦合金和不銹鋼等骨釘骨板需要二次手術取出，而血管支架術后再狹窄率高達20%~30%，即使是藥物支架再狹窄率也高達5-10%，而且一旦發(fā)生再狹窄危及生命，給患者帶來了巨大的經(jīng)濟以及心理負擔。

東北大學材料各向異性與織構(gòu)教育部重點實驗室研發(fā)的可降解金屬基生物材料和抗菌金屬材料，完全解決了這一難題。

“補丁”植入人體可自行降解

研發(fā)的可降解鎂合金和鋅合金骨釘骨板“補丁”無需二次手術，力學性能與骨組織非常接近，而且具有良好的骨相容性;可降解鎂合金和鋅合金的心臟“補丁”更安全，減少了患者感染及其他并發(fā)癥的可能，更可在身體里“任期”滿后自行“退休”。

東北大學材料科學與工程學院院長秦高梧教授作為團隊負責人，很早就意識到了目前可植入材料的弊端，“傳統(tǒng)冠脈支架，都是金屬材料制作的，這種支架一旦植入，就要和患者的身體終身相伴，而且有可能導致支架再狹窄和血栓等嚴重后果。如果能把支架在實現(xiàn)其固有功能的同時還可以慢慢被人體消化掉，那才是真正的人體好‘補丁’!”

秦高梧教授

靠巧力，自然修復血管

據(jù)研究團隊成員張二林教授介紹，在研發(fā)過程中，要找到既具備金屬般強度，又要實現(xiàn)可控降解的材料是最大的難題。團隊成員逆向思考，從易被腐蝕的材料出發(fā)，結(jié)合人體所需的元素，找到了天生的“補丁戰(zhàn)士”——生物鎂合金和鋅合金。

它可以悄然進入，再功成即退。有別于傳統(tǒng)金屬藥物支架，此支架被植入后的一段時間內(nèi)，狹窄血管將得到機械性支撐，同時釋放出藥物，防止再狹窄;之后支架即緩慢降解，并完全被人體吸收，血管結(jié)構(gòu)以及舒縮功能完全恢復至自然狀態(tài)。經(jīng)過最近3年的努力，該團隊已經(jīng)開發(fā)出力學性能國際領先、生物相容性良好的減元化生物可降解鎂合金和鋅合金。特別是，團隊成員任玉平副教授研制的生物可降解鋅合金還表現(xiàn)出獨特的抗菌性能。

研制“裝甲兵”，防范“超級細菌”

在研發(fā)過程中，該團隊也致力于抗菌金屬材料的攻關?！霸趹糜谂R床的生物材料中，鈦和鈦合金作為絕對的優(yōu)勢金屬得到廣泛應用。然而，隨著技術發(fā)展、高規(guī)格設備的廣泛應用，醫(yī)療水平的提升也遇到了瓶頸，無論技術和材料如何改進更替，外科手術中植入的人工假體和植入體術后感染率居高不下，所以若能使植入體本身具有抗菌性，在炎癥發(fā)生的初始階段即能發(fā)揮效用，對炎癥感染的控制和有效預防將更具重要意義?！毖芯繄F隊成員張二林教授介紹道。

張二林教授

為此，團隊研制抗菌鈦合金，打造抗菌“裝甲兵”，鈦合金植入器械和手術器械，減少帶入細菌，保障手術安全。此外，該材料還可應用于民生、軍事、醫(yī)療等領域。諸如，鈦合金鍋輕便導熱，媽媽們可以輕松“掂”炒鍋;戶外鈦合金水壺質(zhì)輕又殺菌，可保證水長期存放不變質(zhì);鈦合金海洋材料，既抗微生物腐蝕又保護環(huán)境。“目前我們團隊已經(jīng)成功開發(fā)出抗菌鈦各種規(guī)格抗菌鈦合金棒材和板材，正在進行抗菌產(chǎn)品的開發(fā)中，相信抗菌產(chǎn)品的開發(fā)將會惠及廣大民生”，秦教授最后說。

東北大學金屬基生物材料研發(fā)團隊融合了材料學院、機械學院、理學院、生命健康學院等多單位跨學科的研發(fā)人員，并在大型動物實驗和臨床試驗中有中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院、齒科醫(yī)院的多名大夫參與。