联系方式


中国科学院大学
本科部
联系人: 孙老师;王老师
电话:88256321;88256234
电子邮箱: bkb@ucas.ac.cn
邮寄地址:北京市石景山区玉泉路19号(甲)
邮编:100049

 

【科学讲座】吴德成:生物医用高分子的研究现状与进展概述

2018年11月22日晚7点,中国科学院大学科学前沿进展名家系列讲座Ⅲ第174讲在玉泉路校区阶一4教室如期举行。中国科学院化学研究所吴德成研究员向同学们介绍了生物医用高分子的研究现状与进展。

吴老师介绍道,生物医用高分子是生物医用材料的重要组成部分。预计到2020年,其产量将达到 5000亿以上。生物医用高分子关系国计民生,受到了国家的高度重视。

吴老师给出了生物医用材料的定义:以医疗为目的,与生物体液相接触后可对生物体的组织、器官或功能进行诊断、治疗、增强或替代的材料,包括具体生物相容性的或生物降解的材料,按国际惯例,其管理划属医疗器械范畴。

由于生物医用材料与医疗相关系,安全性与有效性必须考虑。安全是应用的基石,有效是应用的灵魂。吴老师介绍生物医用材料包括无机材料、高分子材料和复合材料,它们应用于不同部位,但有时也会一起使用。如应对老龄化社会髋关节老化这一大挑战的人造髋关节使用钛合金、PE和骨水泥,其中钛合金用于替代骨,PE替代软组织,骨水泥用于骨骼填充。但是这一技术存在一定局限:五六十岁时置换,一般可使用20年,但八十岁以上骨骼疏松,固定困难,这一技术不再适合。

吴老师认为生物医药高分子材料的主要要求是生物相容性与可灭菌性,此外还有可加工性、稳定性和力学性能。生物相容性保证细胞生长、分化、繁衍,血液不发生变化,对组织无副作用,这就需要亲和、容忍。而灭菌的目的在于防止细菌感染、病菌传染。由于某些药物在温度50℃以上会变性,生物医药高分子材料需要能进行低温灭菌。

吴老师介绍生物医药高分子研究难点在于要求高、难度大、周期长、费用高。由于糖尿病患者摄入胰岛素只能通过注射,给病人带来了极大的痛苦,甚至在后期手臂上找不到能够下针的地方。诺和诺德决心研制口服胰岛素,但至今耗费200亿丹麦克朗(相当于230亿人民币),进展仍不顺利,因为人体吸收差异巨大,而且胰岛素摄入过多过少都对人体不利。但是相对的,生物医药高分子材料预期收益好,比如将淀粉改造成多孔吸水的结构制成的止血淀粉1800元/g,而普通淀粉只需3000-5000元/吨。。

吴老师提到不同来源的有机高分子材料具有不同的优缺点:天然高分子,例如甲壳素、胶原、透明质酸,生物相容性好,但是重现性较差。天然衍生高分子,包括壳聚糖、明胶、藻酸盐,可进行化学修饰,但是优缺点与天然高分子相似。而合成高分子,性能可以调节,可批量生产,重现性优良,但是生物相容性差。

    吴老师又介绍了一些研究成果。比如构建物理-化学混合双网络凝胶:基于壳聚糖,通过氢键结合,与无孔基底材料绑定,可以用于构建组织工程半月板修复膝盖。再比如使用高强高组织粘附聚乙二醇水凝胶构建可调控动态网络以实现抑菌,可以制成止血封闭凝胶。这种止血封闭凝胶(如SS胶)降解时间短,SS胶在体内4天内即可降解完成,而市面上常用的SG胶需要30天;其还具有优良的生物相容性,减少了炎症。还可以考虑应用于医用生物胶水,相较于针线缝合粘附更强、伤口愈合更好、疤痕更小。

吴老师最后感慨道:“没有不好的材料,只有不好的应用。”权看我们如何应用。讲座结束,同学们爆发出热烈的掌声。(文/黄姹  图/黄姹  作者系国科大记者团成员)

讲座内容简介:

生物医用高分子指用于生理系统疾病的诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官,增进或恢复其功能的高分子材料,是与材料、机械、生物和医学等多学科高度交叉的研究领域。它是临床医疗中广泛应用的材料之一,是医疗器械和其他医疗用品不可或缺的组成部分。本报告简要介绍生物医用高分子材料的研究概况、可降解生物医用高分子的合成制备方法、基本性能以及加工工艺,并着重概述近年来高分子材料在医用水凝胶伤口敷料、可吸收植入器械、抗肿瘤纳米药物载体、高分子基因载体、组织工程支架材料等相关领域的研究进展。本报告期望在给听众介绍生物医用高分子研究进展的同时,能使他们初步了解高分子材料应用于医学领域中的学术前沿动态。

延伸阅读:

“科学前沿进展名家系列讲座”创办于2014年9月,是中国科学院大学为本科生开设的必修课程,同时欢迎研究生与教职工参加,由中国科学院大学本科部主办,讲座召集人为徐涛院士。该课程按照数学、物理、化学等13个专业,邀请相关科学领域的院士等知名专家开展专题讲座。通过讲述科学故事、介绍相关学科方向的科学前沿进展,让学生在本科阶段了解不同学科的科研方向与主要进展,拓宽学生的学术视野,为他们最终选择学科专业与专业方向提供丰富的判断依据。