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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-01-28 15:16
做實(shí)驗(yàn)、話英雄
每個(gè)科研人在初期都有著將科研成果產(chǎn)業(yè)化的美好愿想,但隨著研究的深入,越來(lái)越多的問(wèn)題暴露出來(lái),我們終于承認(rèn),產(chǎn)業(yè)化是一塊無(wú)比難啃的硬骨頭。好在,總有科研學(xué)者不忘初心,深鉆產(chǎn)業(yè)化道路上的種種難題,為普通人的生命和 生活帶來(lái)極大改善。Guillermo A. Ameer 教授就是這樣一位學(xué)者。他帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)花費(fèi)了14年時(shí)間,終于將2006年發(fā)表在Biomaterials上的科研成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品 “Citregen”——基于檸檬酸鹽的合成可降解生物材料,以及基于該材料的固定螺釘“Citrelock”——并獲得美國(guó)食品和藥物管理局的許可。
Ameer是美國(guó)西北大學(xué)McCormick工程學(xué)院的Daniel Hale Williams教授,研究方向包括生物材料,組織工程,再生工程,生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的增材制造,控制藥物輸送和生物/納米技術(shù)等。先后在世界頂級(jí)期刊發(fā)表高水平論文250余篇,H因子指數(shù)45(Google)。Ameer領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)是檸檬酸基生物材料開發(fā)和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的先驅(qū),目前這些材料已被世界各地?cái)?shù)百名研究人員用于各種生物工程應(yīng)用。
14年磨一劍,從一篇文章到一個(gè)產(chǎn)品
“堅(jiān)持”總是說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單,做起來(lái)很難。在經(jīng)受重重挫折后,你能堅(jiān)持幾年?
14年不算短暫,14年堅(jiān)持研究同一個(gè)項(xiàng)目的毅力也不得不讓人佩服。西北大學(xué)的Guillermo A. Ameer 教授就堅(jiān)持了14年,終于在科研產(chǎn)業(yè)化的道路上邁出了一大步,推出第一個(gè)產(chǎn)品“Citregen”,由Acuitive Technologies, Inc.生產(chǎn)和銷售。
(一)2006年用于骨科植入物的檸檬酸基復(fù)合材料問(wèn)世
2006年,Guillermo A. Ameer 教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種熱固性生物可降解合成聚合物聚(1,8-辛二醇-檸檬酸鹽)-生物陶瓷羥基磷灰石 (POC–HA),商品名稱為“Citregen”。相關(guān)論文以“A citric acid-based hydroxyapatite composite for orthopedic implants”為題,發(fā)表在《Biomaterials》。第一作者為:Qiu Hongjin。
我們知道傳統(tǒng)的金屬植入物如果不能及時(shí)取出反而會(huì)給生命健康造成更大的危害。小編身邊就有一個(gè)案例,患者由于腰椎受傷,在打了骨釘后的第五年,骨釘脫落原來(lái)的位置從而壓迫神經(jīng),疼痛不已。來(lái)醫(yī)院取這些骨釘卻發(fā)現(xiàn)有一根骨釘已經(jīng)跟嵌入脊柱,醫(yī)生不敢取出。即使是二次手術(shù)也沒(méi)能完全解決這一問(wèn)題,而這顆“遺落”的骨釘又不知會(huì)在什么時(shí)候帶來(lái)什么嚴(yán)重的后果。由此可見(jiàn),可降解植入材料不僅可以避免二次手術(shù)的生理和心理上的痛苦,還能有效解決傳統(tǒng)金屬材料帶來(lái)的一系列問(wèn)題?;诰廴樗岬目山到獠牧弦呀?jīng)在市場(chǎng)中有一定的占比,但是有時(shí)候他們的降解周期長(zhǎng)達(dá)5年,并且不能完全“融入”骨組織中。因此,Guillermo A. Ameer 團(tuán)隊(duì)選擇降解周期更短(幾個(gè)月至一年)的彈性體聚(18-辛二醇-檸檬酸鹽)作為骨架材料。但這種單一的可降解彈性體機(jī)械性能較差,不足與骨相匹配,因此,Guillermo A. Ameer 團(tuán)隊(duì)向其中引入生物陶瓷羥基磷灰石,增強(qiáng)彈性體的機(jī)械性能并賦予其骨傳導(dǎo)性。同時(shí),彈性體也緩解了羥基磷灰石的脆性強(qiáng),易斷裂和難以加工成型的問(wèn)題。
(二)“Citregen”的優(yōu)異性能
作為一種醫(yī)用植入材料,安全性和生物相容性是一切性能的前提。Citregen的主要成分檸檬酸鹽具有天然的抗菌和抗炎作用,可以有效保證其安全性和生物相容性。實(shí)驗(yàn)表明,人原代成骨細(xì)胞在Citregen上有較好的黏附性能,且植入到兔股骨軟骨缺損模型中,Citregen與周圍的骨組織密切接觸也不會(huì)誘導(dǎo)慢性炎癥反應(yīng)。而傳統(tǒng)的骨釘在緩慢的降解過(guò)程中會(huì)在患者體內(nèi)引發(fā)大量慢性炎癥。

作為植入材料,其密度,物理性能等都需要與骨組織相匹配。Citregen的彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度分別在在34 ~ 41、32 ~ 75、6 ~ 10、 23 ~ 28 MPa,彎曲、壓縮和拉伸模量分別為0.275 ~ 0.502、0.19 ~ 0.45、0.02 ~ 0.34 GPa,并不遜色于傳統(tǒng)的植入材料。并且,改變復(fù)合材料中羥基磷灰石的含量以及反應(yīng)條件就可以對(duì)Citregen的物理性能進(jìn)行調(diào)節(jié),以適用于不同的骨組織。
不僅如此,當(dāng)生物陶瓷羥基磷灰石的含量在40 ~ 65 wt.%范圍內(nèi)時(shí),種植體還可誘導(dǎo)磷酸鈣礦物沉積在其表面。Citregen中的羥基磷灰石會(huì)被整合到骨組織中,而在種植體表面礦化形成的磷酸鈣能夠重塑骨組織,修復(fù)骨缺損等,改善體內(nèi)骨結(jié)合。Citregen中的彈性體在降解過(guò)程中會(huì)釋放對(duì)細(xì)胞和鄰近組織新陳代謝非常重要的檸檬酸。檸檬酸不僅具有抗炎抗菌的作用,還能促進(jìn)細(xì)胞成為骨細(xì)胞,加速骨骼以及肌腱與關(guān)節(jié)、韌帶與骨骼之間連接的再生過(guò)程。當(dāng)Citregen中的彈性體被完全降解后,羥基磷灰石和磷酸鈣還可助于填充彈性體降解后留下的空隙或孔隙。
由此可見(jiàn),Citregen不僅能有有效緩解傳統(tǒng)植入物的炎癥問(wèn)題,還能加快骨修復(fù)過(guò)程,并且能在體內(nèi)有效降解,避免二次手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。
(三)“Citregen”的產(chǎn)業(yè)化及技術(shù)優(yōu)勢(shì)
2020年10月22日,Acuictive Technologies公司宣布,它已經(jīng)獲得美國(guó)食品和藥物管理局(FDA)510(k)許可,可以銷售采用Citrgen材料技術(shù)制成的Citrelock固定螺釘。

Citreloc固定螺釘
Guillermo Ameer教授說(shuō):“檸檬酸鹽材料基于一種前所未有的創(chuàng)新生物可吸收生物材料技術(shù),旨在支持人體正常的愈合過(guò)程,促進(jìn)組織再生。”
相比較于昂貴的聚乳酸骨釘(按克賣,比黃金都貴),基于檸檬酸鹽和羥基磷灰石的材料制備簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,性能優(yōu)異,有望成為未來(lái)骨釘?shù)闹髁姟?/span>
Acuitive Technologies公司的執(zhí)行合伙人Michael McCarthy表示: “Citreloc 固定螺釘獲FDA批準(zhǔn)是Acuitive公司的一個(gè)重要里程碑。這是我們眾多產(chǎn)品線中第一款獲準(zhǔn)在美國(guó)商業(yè)化的生物材料。”
西北大學(xué)高級(jí)再生工程中心創(chuàng)始主任、生物醫(yī)學(xué)工程和外科學(xué)教授Daniel Hale Williams表示這款螺釘用于組裝韌帶、血管、膀胱和骨骼等組織重建的設(shè)備時(shí),結(jié)果令人印象深刻,超出了預(yù)期。
此外,Citrgen的獨(dú)特性允許創(chuàng)新的植入物設(shè)計(jì),在植入過(guò)程中保護(hù)軟組織移植物,并隨時(shí)間增加拔出強(qiáng)度。Citrelock螺釘既可用于重復(fù)使用的手術(shù)器械,也可以用于一次性器械,可滿足不同尺寸的手術(shù)器械使用要求。
Acutive將于2021年初與整形外科分銷合作伙伴將Citrelock螺釘系統(tǒng)進(jìn)行商業(yè)化銷售。

來(lái)源:高分子科學(xué)前沿