中科院金屬研究所主任楊柯教授:非常看好醫(yī)用鎂合金的應用前景
2016年12月07日 10:39 7935次瀏覽 來源: 生物谷 分類: 鎂資訊
編者按:生物醫(yī)用新材料是指一類具有特殊功能、人體必需又安全有效的、區(qū)別于傳統(tǒng)材料的醫(yī)用材料,其產業(yè)技術高度密集、更新?lián)Q代快、研究與開發(fā)投入高、保密性強,其產品附加值比較高,且產品的生產和市場具有強烈的國際型,質量和特定性能在市場中具有決定性作用。在生物醫(yī)療行業(yè)中,醫(yī)療器械占比非常大,按照國際慣例,生物醫(yī)用材料及其醫(yī)用植入體是生物醫(yī)學工程產業(yè)的重要組成部分,是醫(yī)療器械的產業(yè)基礎,其管理屬于醫(yī)療器械范疇。
楊柯教授主要從事新型醫(yī)用金屬材料等方面的研究與應用,在國際上首次提出醫(yī)用金屬材料的生物功能化的創(chuàng)新思想,并在含銅金屬、生物可降解鎂合金等材料上得以實現(xiàn)(抗菌、促成骨、促血管化、抗腫瘤、抗結石等);發(fā)展出高氮無鎳醫(yī)用不銹鋼、抗菌醫(yī)用金屬(不銹鋼、鈦合金、鈷基合金、鎂合金)、多種生物可降解鎂合金(Mg-Nb-Zn、Mg-Sr-Si-Ca、Mg-Cu等)、Ta涂層技術、Mg涂層技術,并推動新型醫(yī)用金屬材料在骨科、口腔科、心血管支架中的臨床應用。
此外,楊柯教授還將于2016.12.15-16日出席由生物谷主辦的“2016年醫(yī)用新材料與植入修復技術創(chuàng)新峰會”,并為大家?guī)眍}為:醫(yī)用金屬材料的生物功能化的報告。
那么對于近期生物醫(yī)用材料領域的熱門研究,楊柯教授如何評價及其研究組在相關領域又有哪些新的突破呢?下面是生物谷的采訪。
生物谷:楊教授,您好!非常榮幸能邀請您參加生物谷舉辦的“2016年醫(yī)用新材料與植入修復技術創(chuàng)新峰會”。隨著社會人口老齡化的加劇和交通、體育等事業(yè)發(fā)展導致的中、青年創(chuàng)傷的增加等因素,以組織替代、功能修復、智能調控為方向和目的的生物醫(yī)用材料的研究和其產品的普及也越來越重要。醫(yī)用金屬材料一直是生物醫(yī)用材料領域中最重要的一類修復材料,如醫(yī)用鎂合金、鈦合金及其他合金等。楊教授一直致力于新型醫(yī)用金屬材料等方面的研究,那么現(xiàn)階段來說,醫(yī)用鎂合金材料在骨科領域中的應用主要有哪些?其臨床應用現(xiàn)狀和前景如何?
回答:醫(yī)用鎂合金由于具有良好的力學性能和可降解特性,有望在骨折固定等臨時性骨植入器械中得到廣泛應用,從而避免二次手術帶來的醫(yī)療風險和病人痛苦及經濟負擔。另外,利用鎂合金降解中的促進成骨作用,醫(yī)用鎂合金還有望在骨填充修復治療中得到應用。在國際上,目前在德國和韓國各有一家公司分別獲得了可降解鎂合金骨釘產品的CE認證和KFDA認證。在國內,至少有2家公司開發(fā)的鎂合金骨固定產品批準進入臨床試驗。我國目前有多家研究機構和大學與多家醫(yī)院合作開發(fā)鎂合金骨內植入器械產品,預計會有更多的相關產品進入申報。我非??春冕t(yī)用鎂合金的應用前景。
生物谷: 我們從業(yè)界對您在今年的研究成果的報道中了解到,您帶領的團隊研制出了多功能新型可降解鎂銅合金,在此您能否簡單介紹一些該項目的特點?該合金的主要應用有哪些?
回答:我們在研究中發(fā)現(xiàn),鎂合金由于在降解過程中產生的強烈堿性,具有很強的殺菌作用,有望應用于骨髓炎等疾病的治療。此外,我們還利用銅離子的廣譜和強烈殺菌功能,開發(fā)出多種類型的醫(yī)用抗菌金屬材料。考慮到人體環(huán)境中的緩沖作用,鎂合金降解產生的局部堿性升高可能會被體液很快中和,進而失去了殺菌作用,因此在鎂中加入適量銅,開發(fā)出抗菌作用更為優(yōu)異的新型鎂銅合金。鎂銅合金在降解過程中,即使環(huán)境恢復到中性,也會由于銅離子的持續(xù)釋放,而繼續(xù)保持抗菌功能。我們的研究結果驗證了這一創(chuàng)新思想。
生物谷: 可降解鎂合金材料的研究在國內仍然處于初步研究階段,材料的安全性和生物相容性一直都是評價其臨床效應的最首要的條件,那么醫(yī)用鎂合金及其他合金材料的安全性和生物相容性如何?近期國內外是否有相關的研究進展?
回答:現(xiàn)有對醫(yī)用金屬材料的生物學性能評價都是基于非降解金屬建立的,沒有考慮到金屬發(fā)生降解帶來的影響,因此在某些檢測方法上不一定適合對醫(yī)用鎂合金的評價。目前通過研究人員與相關檢測部門的持續(xù)溝通,已經基本解決了問題。我們推動的國內2家公司申報的鎂合金骨植入產品能通過生物學性能檢測并進入臨床就證明了上述情況。期望國家相關檢測部門能夠針對醫(yī)用鎂合金植入器械,盡快建立完善的生物學性能檢測方法。
生物谷:醫(yī)用合金材料的臨床應用除了骨科之外,在其他疾病領域還有哪些應用價值?不同的疾病對使用的合金材料有何特殊的要求?
回答:醫(yī)用鎂合金的另一方面的重要應用是生物可降解鎂合金心血管支架。目前德國的Biotronic公司開發(fā)的鎂合金心血管支架產品已經通過CE認證,國內至少有3家科研機構或大學(包括我們)正在與公司合作開發(fā)鎂合金心血管支架產品,目前均處于臨床前檢驗階段。鎂合金心血管支架產品要求材料在保持適當高的強度基礎上,有更高的塑形,以滿足支架壓握和膨脹以及周期血壓對材料力學性能的要求。此外,為保證支架有4個月以上的支撐力需求,鎂合金的降解速度越低越好。
生物谷:植入到人體的醫(yī)用合金材料大都會在人體生理環(huán)境下隨著時間腐蝕,目前醫(yī)用鎂合金研究開發(fā)的熱點之一是如何提高鎂合金的耐腐蝕性能。有什么方法可以提高醫(yī)用鎂合金的耐腐蝕性并延長其在人體中的使用壽命?針對此問題的研究成果如何?如此之外,使用醫(yī)用鎂及其合金產品時還有哪些需要考慮的問題?
回答:醫(yī)用鎂合金在人體環(huán)境中的降解速度還是太快,需要采取很好的措施來進一步提高其耐蝕性能。目前采用的方法主要包括:(1)合金化方法,通過添加適合的金屬元素來開發(fā)耐蝕性能更高的醫(yī)用鎂合金,目前已開發(fā)出很多種類的新型醫(yī)用鎂合金;(2)表面改性方法,通過物理或化學方法對鎂合金進行表面處理,從而形成耐蝕性能更優(yōu)的表面層,目前已開發(fā)出多種表面改性技術,有效降低了醫(yī)用鎂合金的降解速度。開發(fā)鎂合金植入器械產品還需要考慮的一個重要問題就是鎂合金的力學性能明顯低于現(xiàn)有醫(yī)用金屬材料(不銹鋼、鈦合金、鈷基合金),因此在產品結構設計中要有所創(chuàng)新。
鏈接:楊柯 研究員/博導
中國科學院金屬研究所專用材料與器件研究部主任,國際生物材料科學與工程聯(lián)合會Fellow(FBSE),中國生物材料學會常務理事,中國生物材料學會醫(yī)用金屬分會主任委員。主要從事新型醫(yī)用金屬材料等方面的研究與應用,在國際上首次提出醫(yī)用金屬材料的生物功能化的創(chuàng)新思想,并在含銅金屬、生物可降解鎂合金等材料上得以實現(xiàn)(抗菌、促成骨、促血管化、抗腫瘤、抗結石等);發(fā)展出高氮無鎳醫(yī)用不銹鋼、抗菌醫(yī)用金屬(不銹鋼、鈦合金、鈷基合金、鎂合金)、多種生物可降解鎂合金(Mg-Nb-Zn、Mg-Sr-Si-Ca、Mg-Cu等)、Ta涂層技術、Mg涂層技術,并推動新型醫(yī)用金屬材料在骨科、口腔科、心血管支架中的臨床應用。先后承擔國家973項目課題2項、國家863項目1項、國家自然科學基金重點項目1項、國家自然科學基金面上項目7項。發(fā)表期刊文章400余篇,授權發(fā)明專利70余項,主持或參與出版專著6部。
責任編輯:陳巖
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