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上海专家新研究:古老蚕丝成了大脑保护神

 摘要:蚕丝通过提取蚕丝蛋白,可以研制成可降解、可定制的颅骨固定系统,还能发挥治疗颅内感染、促进局部组织愈合等其它医疗作用。

 蚕丝与大脑,听来八杆子打不着;然而,最近复旦大学附属华山医院毛颖教授团队、中科院上海微系统所陶虎研究员团队共同实现的最新研究,将两者“勾连”了起来:古老蚕丝通过现代生产工艺提取蚕丝蛋白,可以研制成可降解、可定制的颅骨固定系统,最终成为大脑保护神。相关成果以封面论文刊登在国际权威杂志《先进医疗材料》,华山医院神经外科史之峰是论文的共同第一作者,毛颖教授是论文的共同通讯作者。

 颅骨固定和修补,是每例神经外科开颅手术中的重要环节,直接关乎患者术后伤口体验、生活质量,因此,对于颅骨固定和修补所需要的植入式医用材料要求极高。过去十几年,颅骨手术植入式材料多为钛合金,近几年来部分医疗机构应用更先进的peek生物材料。

 古老蚕丝作为丝绸的主要原材料,一直以来被广泛用于服饰、化妆品的制作。机缘巧合,华山医院神经外科史之峰医生在聆听中科院上海微系统所陶虎研究员关于提取蚕丝蛋白的报告后,认为可以应用在颅脑手术专业上,双方一拍即合、启动了合作。

 整个研究耗时三年。研究团队从蚕茧中提取一种特殊蚕丝蛋白,通过生产工艺优化,加工出大尺寸、材质均匀的蚕丝蛋白块材,用于各类固定材料制作。在此基础上,团队进一步对蚕丝蛋白分子“结构-力学-降解”特性进行机理研究,根据大量离体和动物活体实验,找到最优化性能组合,最终制成基于蚕丝蛋白的神经外科颅骨固定系统。研发过程中难点也不少,由于蚕丝蛋白属液体,如何将液体化为适应手术需要的固体,并在性能调配上实现最优,摸索了很长时间。研发前期做了大量动物实验,并以人体试验的应用条件与标准来确保实验的严谨与规范。

 大规模临床前研究结果证实:研发出的基于蚕丝蛋白颅骨固定系统,“生物兼容性强”、“力学性能优异”、“可调控降解吸收”,耐受γ射线消毒和X射线照射,在核磁共振扫描环境下安全稳定,完全符合临床应用标准。史之峰介绍,蚕丝蛋白材料的最大优势是能够包裹各类生物、药物制品,实现体内稳定释放,比如包载抗生素实现抗感染、包载生物活性药物,促进局部组织愈合。这意味着,未来蚕丝蛋白除了颅骨的固定和修补,还能发挥治疗颅内感染、促进局部组织愈合等其它医疗作用,真正成为人类大脑的“守护神”。

 通过科技创新,将蚕丝从低附加值原材料变身为高附加值的可植入式医用器械,弥补了现有金属类、生物陶瓷类和化学合成聚合物类材料的缺陷,团队将“中国制造”变成“中国研发”,大大降低了生产成本。记者了解到,接下来团队即将取得临床应用批件,明年初开始临床试验,预计2020年可应用在临床,未来将惠及更多临床患者,具有巨大临床应用价值与市场前景。

主办单位:四川省丝绸协会、四川省丝绸科学研究院、四川省丝绸工程技术研究中心、四川省蚕桑丝绸生产力促进中心
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