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西安交大生物3D打印團隊 以“微結構”搭建人類健康“軟橋梁”

星之球科技 來源:36氪陝西的朋友們(men) 2020-03-27 我要評論(0 )   

相較於(yu) 人體(ti) 骨骼“硬組織”,具有生物功能的“軟組織”在臨(lin) 床方麵需求巨大,但目前國內(nei) 外在該領域的研究及應用尚處於(yu) 起步階段。西安交通大學機械學院賀健康教授所在的生...

相較於(yu) 人體(ti) 骨骼“硬組織”,具有生物功能的“軟組織”在臨(lin) 床方麵需求巨大,但目前國內(nei) 外在該領域的研究及應用尚處於(yu) 起步階段。西安交通大學機械學院賀健康教授所在的生物3D打印團隊,日前以“生物可降解支架微結構仿生設計製造基礎”項目,獲得2019年度全國高等學校科學研究優(you) 秀成果獎(科學技術)自然科學一等獎。


該團隊通過生物可降解支架微結構的仿生設計與(yu) 3D打印製造,使支架植入體(ti) 內(nei) 後能夠引導組織再生並逐漸降解為(wei) 二氧化碳和水被人體(ti) 代謝,實現了機械結構向自體(ti) 組織的轉化。此外,通過梯度結構將人體(ti) 軟硬組織有機固定,達到修複軟組織功能的目的,推動醫療領域的發展。


聚焦前沿  開辟軟組織研究新天地

賀健康是一名“土生土長”的交大人。從(cong) 1999年到2010年,他本、碩、博的學習(xi) 都在西安交大機械學院完成,師從(cong) 中國工程院院士、西安交大教授盧秉恒和西安交大機械學院教授、機械製造係統工程國家重點實驗室主任李滌塵。在兩(liang) 位老師的帶領下,經過多年潛心探索,團隊的生物3D打印研究在國內(nei) 已頗有名氣。2014年,該團隊基於(yu) 3D打印的個(ge) 性化骨替代物的研究成果,獲得國家技術發明二等獎。


賀健康關(guan) 於(yu) 肝髒可降解支架製造的博士課題,是伴隨著團隊由骨組織個(ge) 性化製造向可降解軟組織支架研究的轉型而產(chan) 生的。“團隊的個(ge) 性化骨替代物研究,在2001年已經到了臨(lin) 床階段;2005年李滌塵老師提議我們(men) 向可降解軟組織支架製造方向轉型,而國內(nei) 外當時在該領域的研究尚屬於(yu) 起步階段。”回憶起求學之路時,賀健康說。


團隊在當時沒有太多文獻經驗借鑒的情況下“摸著石頭過河”,反複“試錯”,紮實推進,一步步走向學術前沿、引領生物製造技術發展,開辟了西安交大關(guan) 於(yu) 可降解軟組織支架研究的新天地,以“微結構”設計,進行力學和組織再生匹配研究,搭建人類健康的“軟橋梁”。


醫工交叉  從(cong) 理論研究到治病救人

從(cong) 2005年至2016年,賀健康所在團隊在可降解軟組織支架方麵的研究,一直處於(yu) 學術理論階段;而相關(guan) 技術走向臨(lin) 床的轉折點出現在2016年,當時賀健康跟隨李滌塵和唐都醫院進行了一次案例交流。


“當時,有位患者氣管狹窄7厘米,醫學上一般將氣管狹窄在6厘米以上的視為(wei) 不治之症。”在了解患者的情況後,團隊試著做大段的可降解支架結構來支撐軟化氣管,唐都醫院用該團隊通過3D打印製造的可降解氣管外支架為(wei) 患者做了手術。20天後,患者奇跡般的從(cong) 重症監護室走出,這更加堅定了團隊從(cong) 事可降解軟組織支架研究的信心。隨後,他們(men) 團隊在氣管支撐方麵的技術在西京醫院、南京兒(er) 童醫院、鄭大一附院等醫療機構均有所應用,截至目前相關(guan) 應用已有十幾例。


2016年8月,該團隊進一步和第四軍(jun) 醫大學甲乳外科合作,探索采用可降解軟組織支架解決(jue) 年輕女性乳腺癌患者在腫瘤切除後的乳房填充修複問題。因之前傳(chuan) 統的醫學手段是用矽膠填充,而矽膠往往存在老化及滲漏等問題,他們(men) 團隊通過可降解支架微結構仿生製造技術,使得製備的支架的力學性能與(yu) 乳腺組織匹配,可以在人體(ti) 內(nei) 引導自體(ti) 組織生長並最終無縫愈合。醫院反饋,患者在手術9個(ge) 月後複查效果很好,而這樣的手術在當時屬於(yu) 全球首例。截至目前,相關(guan) 應有已有十幾例。


然而,成功並不是一蹴而就的,該團隊在研究過程中遇到過很多困難。“人體(ti) 的生物功能複雜,僅(jin) 憑機械知識無法進行軟組織的深入研究。李滌塵老師經常教導我們(men) 要注重跨學科交流合作,通過不同領域的思想碰撞、知識互補,實現研究創新;通過醫工交叉,以工程手段解決(jue) 臨(lin) 床問題,實現1+1>2的效應。”賀健康說。


傳(chuan) 承接力  向科學更深處進軍(jun)

從(cong) 2005年接觸軟組織的可降解研究,到如今獲得教育部自然科學一等獎,賀健康的身份實現了由學生到團隊骨幹力量的轉換,但不變的是他對科研的投入。“盧老師和李老師經常教導我們(men) 要通過科學研究解決(jue) 臨(lin) 床問題,他們(men) 身上的優(you) 秀品質時刻激勵著我踏實做事、老實做人。”現在,賀健康正努力將這份科研精神傳(chuan) 承給自己的學生,教導他們(men) 在繁華世界裏堅守平靜的科研事業(ye) 。


“興(xing) 趣、勤奮、認真”,是對待科研最重要的態度,他也以此標準要求自己的學生。“我經常教導學生要養(yang) 成良好的科研規範習(xi) 慣,敬畏學術紅線。同時要學會(hui) 過程思考,總結科研的成功經驗和失敗教訓,麵向醫學需求,服務社會(hui) 與(yu) 患者,帶動醫學領域的發展。”


對於(yu) 團隊獲得2019年度全國高等學校科學研究優(you) 秀成果獎(科學技術)自然科學一等獎,賀健康認為(wei) 這隻是一個(ge) 起點,這代表著從(cong) 個(ge) 性化假體(ti) 製造向可降解可再生方向發展的趨勢,代表著生物製造研究由硬組織向軟組織的轉變。“我們(men) 團隊下一步將朝著人體(ti) 重要器官如心髒、神經等可降解製造的方向發展,通過精細的結構製造,將導電、傳(chuan) 感等功能加入支架中,更好地服務人類健康。”賀健康信心滿懷。


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