媒体报道 | 南方医科大学郭金山:用前沿原创技术开拓生物医用材料新领域

2022-11-15 17:03 何静怡、李佳琪
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郭金山

中国科学院长春应用化学研究所博士

南方医科大学教授

采访、编辑│李佳琪 文 | 何静怡

图 | 由受访者提供

胶水,一种日常生活中的常用胶粘剂,可以方便快捷地把零件、模型、家具等物料轻松连接在一起,也能对破裂物件进行粘合修复。而能够粘合皮肤伤口甚至粘合人体内脏、骨骼、血管缺损的“万能胶”,您又了解吗?


南方医科大学教授郭金山专注生物医用高分子材料研发,深耕生物材料和再生医学领域多年,在生物医用胶粘剂(俗称“医用胶”)和骨组织再生修复材料的研发方面已有显著成果。

他不仅利用生物医用高分子材料研发出能促进表皮、内脏等人体组织伤口愈合的医用胶,更通过“点击化学”策略研发出高强度柠檬酸基生物弹性体,在提高机械强度的同时赋予材料优良的生物活性,以达到修复重建血管等软组织、加速骨骼再生的目的。

本期,我们跟随郭金山教授走进生物医用高分子材料领域,了解生物医用胶在促进组织愈合再生、慢性伤口护理方面的前沿应用,探讨骨组织再生修复材料在运动损伤治疗等新领域的发展前景。


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2011年,郭金山在中国科学院长春应用化学研究所博士毕业后,先后在美国德州大学阿灵顿分校、宾州州立大学和哈佛大学从事博士后研究工作,在生物医用高分子材料领域取得了多项重要研究成果。然而,他却在事业高峰期,毅然放弃美国名门学府的工作机会,选择回国发展。
“中国在生物医用材料领域的论文发表量占全世界70%,但相关产品却只有3%,80%的高端医疗器械仍依赖进口,这反映出中国在基础研究到成果转化之间存在一条很大的鸿沟。”
郭金山看到了医疗器械国产化的巨大需求,他认为这是一个发展契机,也希望能为国内的行业进步贡献一点力量。
就这样,郭金山踏上了回国之路。
2019年6月,他以第三层次人才入职南方医科大学基础医学院,继续从事生物医用高分子材料研究。
郭金山指出,国内在生物医用胶粘剂相关领域的研究起步较晚,原创专利技术非常少,而且存在研发和审批周期长、临床试验成本高等问题,很多研究只停留在论文发表阶段。
“我们必须要形成自己的专利技术,不然只是为别人的研究添砖加瓦。”
目前,郭金山的研究方向是生物医用胶粘剂和骨组织再生修复材料,主要用在表皮伤口、皮下组织、心血管等软组织以及骨骼、牙齿等硬组织。由于不同应用场景的医用胶,对功能的需求是不一样的,因此医用胶可以分为粘合剂、密封(封堵)剂、止血剂等种类。
例如用于体表伤口的医用胶,对粘合强度要求非常高,以保证伤口在运动或者表皮收缩扩张时依然能保持粘结力;而用在腹部抽脂等体内的医用胶,则须同时起到粘合和减少积液产生的作用。
然而,郭金山发现,国内现有的医用胶产品只有不到10类,很多应用场景仍处于空白状态,他希望通过开发原创技术,逐步丰富产品种类,把生物医用胶粘剂扩展到更多使用领域。

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要推动中国原创技术发展,就必须不断推动技术创新。
在郭金山看来,技术创新首先需要材料创新,通过开发新型生物医用材料并将其用于开发更多新型医用胶。
“中国的糖尿病人已接近2亿,其中15%~25%的患者有可能会发展成糖尿病足溃疡。这种溃疡伤口很难愈合,而且形状不规则,若用绷带等普通敷料覆盖伤口,还需用缝合线缝合,容易造成二次创伤。”他继续说道,国内关于糖尿病溃疡等慢性伤口愈合的医用胶研究较少,而其研发的温敏胶粘剂正是对这一领域的补充。
这种医用胶在室温条件下是液态的,接触皮肤后,温度达到30度以上时就能转变成固态,方便患者把它覆盖到伤口上。同时,郭金山团队还致力研发一些具备生物功能的新型医用胶,比如抗菌、促再生,甚至可局部调节血糖浓度等,以广泛应用在慢性伤口等领域。

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另外,随着前沿技术的发展,医用胶还会拓展到更多领域。“慢伤护理、骨缺损修复、医美祛疤等领域将是未来重点发展方向。”郭金山如是说。
“其次,还要在应用方向上进行创新。”金山告诉记者,运动员经常发生的前交叉韧带损伤,临床上通常会从髌骨取一个韧带,然后在骨头之间制造骨隧道,把韧带穿到骨隧道中,并用骨螺钉固定。但骨螺钉和韧带之间容易出现应力集中或遮挡效应。前交叉韧带重建后常出现韧带松弛带来的“蹦极效应”和“雨刮效应”,30%的年轻患者在恢复运动后前交叉韧带还会出现再次损伤。
“我们研发出一种骨胶粘剂。这种骨胶粘剂初期能提供一定的骨与肌腱的结合力,同时能够促进骨隧道的骨内向生长,使骨隧道缩窄,从而使肌腱与骨结合更加牢固。”

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“我们不光发表论文,最终还要形成产品。”对郭金山而言,科研不应只停留在学术研究,还要付诸实践,把前沿技术赋能于实际应用场景中。
“我比较倾向于做一些有应用前景的研究。”郭金山说道。
在回国之初,他就开始寻找产学研项目,探索产学研一体化转化路径。然而,一路走来,可谓披荆斩棘。
他感叹,“我们跟很多投资人聊过,发现有时候我们想做的基础研究会跟市场需求脱钩。比方说医用胶,它在医疗领域有很好的应用前景,但许多投资人却更看好它在医美领域的应用。他们认为医美的消费人群不仅是患者,更多是一些‘求美者’,像微整形用到的胶原蛋白、聚乳酸等的注射填充材料,所以我们有时候反而需要用市场信息来指导科研,根据市场需求来确定技术研发方向,尤其在生物医学材料领域,就更加要医工结合。只有多跟医生交流,才可了解临床一线所需,再根据需求设计科研课题,才会更加高效,科研成果也能更好地服务于实际应用。
据悉,郭金山所在的南方医科大学有13所直属附属医院,是很好的医工结合平台。目前,郭金山团队正与南方医科大学第三附属医院暨广东省骨科研究院在骨科材料研究方面进行合作,共同研发骨骼修复材料,还跟中科院长春应用化学研究所设立的黄埔材料研究院开展横向合作。
“无论是创新材料研发还是国产替代,未来都是很好的产学研合作方向。”郭金山教授分析,目前我国大多数化妆品企业的科研投入普遍低于1%,他们在原料上严重依赖进口。但由于受到中美贸易壁垒、俄乌冲突等地缘政治问题的影响,
进口化妆品原料的价格上涨了至少20%,使国内很多化妆品公司面临巨大困难甚至造成企业倒闭,化妆品原材料国产化势在必行。像广州白云区的化妆品生产基地,其化妆品产量占到全国70%~80%,他们对原材料的需求非常大,因此对原材料自主研发更加迫切。
郭金山建议,产学研合作要形成一种良性反馈机制,科研人员要多和企业沟通,深入了解一线所需。“毕竟实验室研究和市场需求是有偏差的,要结合市场信息再定向研发,产品才更有实用价值。”图片


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