【生物材料创新合作平台工作组成果巡礼】构建聚合平台探索高端成果转化可靠模式|生物_新浪财经

通过将先进的3D打印技术与生物材料理论有效结合，在新兴的3D打印植入物产品领域进一步实现功能升级突破

开发了具有CT下显影功能的可降解水凝胶——一次性使用可吸收隔离水凝胶，该凝胶可以在临床上实现宫颈与直肠间隙的精准定位，提高放疗准确性

平台成果转化示范基地

基地以新型生物材料与高端医疗器械广东研究院为实体机构，采用“研发转化-孵化加速-企业落地”全链条发展模式，致力于突破成果转化这一行业发展瓶颈，建立高端医疗器械产业集群，推动高端医疗器械新兴支柱产业发展。

□ 黄雪连程德林许鹏赟胡燕娟

新型生物材料与高端医疗器械广东研究院建立了聚合“政-产-学-研-医-检-监-金（融）-经（济）”全链条优势资源的一体化高端医疗器械转化平台，突出加强监管创新、技术研发、转化服务、临床推广、数据支撑、投资驱动等，推动监管深度介入，助力探索原创高端成果转化的可靠模式，充分发挥示范基地作用，有力推动相关高端医疗器械项目转化落地。

生物适配3D打印金属植入物

打造个性化精准医疗产品示范

基于生物材料研制的植入物在人体组织/器官的替换、修复、再生等方面发挥着重要作用。其中，采用医用金属材料制造的植入物医疗器械，凭借良好的机械性能、生物相容性、耐腐蚀性等，在骨科、口腔、颌面外科等硬组织治疗领域发挥主导作用。然而，传统的金属植入物存在与周围宿主组织力学不匹配（容易导致骨吸收、植入物松动）、难以精确满足治疗部位的形状需求（影响手术实施及手术效果）等问题，难以适应临床当前推崇的精准医疗发展理念。

增材制造（3D打印）作为一种先进的制造技术，具有高度的设计和制造自由度，能够在控制成本和效率的基础上制造个性化产品，在医疗器械领域的应用前景获得广泛关注。3D打印金属植入物亦成为国内外高端医疗器械领域追逐的代表性产品。

项目团队致力于3D打印金属植入物创新、前沿产品的成果转化。借助3D打印技术、仿真技术、医工交互技术等开发个性化植入物产品，以更好地匹配植入部位的力学要求，同时促进植入物与周围组织的融合。项目团队还基于生物材料领域新一代的“生物适配”指导理论，针对传统植入物难以有效应对的复杂、高难度病症（如力学承载部位的大尺寸骨组织缺损修复、要求植入物与组织快速融合的手术部位等），通过在3D打印植入物表面构建修饰与人体天然组织类似的高生物活性物质，获得生物适配的3D打印金属植入物，构建促进组织再生进程的局部微环境，以更理想地满足患者的治疗期待。

项目团队通过将先进的3D打印技术与生物材料理论有效结合，在新兴的3D打印植入物产品领域进一步实现功能升级突破，以创新、前沿、前瞻的理念推进产品成果转化，开创3D打印金属植入物临床应用新气象，并为在国际上占领该细分领域产品技术高地奠定坚实基础，实现了自主知识产权在产业领域的原创引领。

一次性使用可吸收隔离水凝胶

构建癌症放射治疗保护屏障

国际癌症研究机构（IARC）发布的2020年全球癌症负担报告显示，2020年全球新增癌症病例数1929万，其中新发宫颈癌约60万例。放疗是治疗宫颈癌的重要手段之一，但放疗可能会对邻近的健康组织造成意外的辐射伤害。这种损伤会影响患者在放疗期间及随后几年里的健康和生活质量。针对上述问题，放射肿瘤学家已经在考虑使用“间隔（spacing）”技术来降低放疗期间周围组织受到辐射损伤的风险，提高患者生存质量。

水凝胶材料因生物相容性好、可注射、可降解等特性被视为现阶段最理想的间隔材料之一。

水凝胶是由具有亲电基团和亲核基团的生物相容性交联聚合物发生前体反应所得的含有大量水分的软材料，具有优良的理化性能和生物学特性，在药物转运、组织工程等生物医学研究领域有着重要的应用价值。可注射水凝胶是指具有一定流动性且能够通过注射方法应用的一类水凝胶，在注射入人体之前呈液态或是具有剪切变稀性质的半固态，在注射入人体之后能原位成胶。因此，使用水凝胶无须进行侵入性手术，可有效避免感染风险，并且能够减轻患者痛苦。

聚乙二醇（PEG）水凝胶是肿瘤放疗垫片的理想材料之一。目前，美国食品药品管理局（FDA）已批准PEG基质的隔离水凝胶产品。文献中报道的可注射PEG水凝胶包括以PEG作为亲水段的两亲性聚酯/聚肽水凝胶、通过超分子作用制备的PEG水凝胶以及通过温和化学反应制备的PEG水凝胶等。PEG是一类非离子型聚合物，其本身具有较好的生物相容性和安全性。PEG可以作为药用辅料，而含有末端活泼官能团的PEG可以对药物进行功能化修饰（即聚乙二醇化）。聚乙二醇化技术具有很多优点，尤其在修饰蛋白和多肽类药物方面，具有延长药物体内循环时间、增强生物活性、避免蛋白水解和减少免疫反应等优势，可通过连接活性末端官能团，如氨基、硫醇基、叠氮、炔基和醛基等，制备聚乙二醇偶联物，来优化聚乙二醇的性能。

项目团队开发了具有CT下显影功能的可降解水凝胶——一次性使用可吸收隔离水凝胶，该凝胶可以在临床上实现宫颈与直肠间隙的精准定位，从而提高放疗的准确性。该凝胶由PEG、交联剂、碘代化合物组成，其中PEG封端由活化脂组成，碘代化合物封端为活性基团，这两种组成成分可分别与交联剂发生反应形成更加密集均一的网状结构，使凝胶具有很好的受力协同性和优异的力学性能。在临床实践中，通过在病灶部位植入一次性使用可吸收隔离水凝胶，将病变组织与健康组织分离开，减少放疗射线对健康组织的影响，降低并发症的发生率。

除了在宫颈癌放射治疗方面，项目团队还同步进行了一次性使用可吸收隔离水凝胶在前列腺癌放射治疗方向的探索，该研究技术成果在国内领先。现有数据表明，水凝胶在放疗隔离领域具有广泛的临床应用前景，可以有效降低危及器官的放射剂量，从而减少放射治疗相关的不良反应。在宫颈癌、前列腺癌、胰腺癌、口咽癌和直肠癌等肿瘤患者中，部分临床研究数据也初步验证了植入水凝胶的可行性，以及降低放疗危及器官放射剂量的可能性。目前，一次性使用可吸收隔离水凝胶产品尚未在我国临床广泛使用，其应用对于推动水凝胶间隔技术在我国癌症放射治疗领域的应用具有十分重要的意义。

本项目作为基地扶持成果转化的示范典型，以原始技术创新作为发展的核心驱动力，以“技术平台共享”和“产品互补”为原则，现已搭建脱细胞基质、3D打印、水凝胶三大技术平台，基于平台孵化的多个方向产品，包括生物型人工血管、生物修补材料、水凝胶等均处于国际领先地位甚至为国际首创，未来将给患者带来更多革命性产品。

（作者单位：新型生物材料与高端医疗器械广东研究院）