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文 | 動(dòng)脈橙果局
顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄是造成缺血性腦卒中的一個(gè)重要原因。在我國(guó)，顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的發(fā)生率已經(jīng)高達(dá)13.2%，是威脅中國(guó)人腦血管健康的重要疾病之一。
目前，支架置入術(shù)是治療顱內(nèi)動(dòng)脈狹窄的有效手段之一，但大多數(shù)腦血管支架都是由傳統(tǒng)合金材料制成，并不能實(shí)現(xiàn)降解。
因此，支架植入后將永久留置體內(nèi)，極有可能引發(fā)血管慢性炎癥、血管愈合延遲、支架內(nèi)血栓形成等癥狀?；颊咝枰?strong>終生服用抗血小板藥來(lái)減少并發(fā)癥機(jī)率，這自然會(huì)給患者造成巨大的心理負(fù)擔(dān)，也會(huì)給醫(yī)療資源帶來(lái)壓力。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)每年心腦血管支架耗材總值約400億，其中80%以上腦血管支架都只能依賴進(jìn)口，這極大地限制了我國(guó)醫(yī)療在顱內(nèi)缺血性疾病方面的發(fā)展。
種種跡象都顯示出了一個(gè)問(wèn)題——我國(guó)亟需推進(jìn)可降解腦血管支架的研究。
基于22年對(duì)腦血管疾病的臨床研究經(jīng)驗(yàn)，來(lái)自北京天壇醫(yī)院的劉愛(ài)華教授和他的團(tuán)隊(duì)觀察到了這一醫(yī)療痛點(diǎn)，并開(kāi)始著手研究可降解的腦血管支架。經(jīng)過(guò)6年的時(shí)間，終于研發(fā)出了“可降解鋅合金頭頸部支架”（后簡(jiǎn)稱可降解腦血管支架）。
劉愛(ài)華教授告訴動(dòng)脈橙果局：“這款可降解的腦血管支架可以說(shuō)是首創(chuàng)，不但支撐性好，降解速度也快，在腦血管領(lǐng)域有極大的應(yīng)用空間。”
那么“可降解鋅合金頭頸部支架”究竟是怎么實(shí)現(xiàn)降解的呢？劉愛(ài)華教授及其團(tuán)隊(duì)在這6年里又做了哪些努力呢？帶著這些問(wèn)題，動(dòng)脈橙果局與劉愛(ài)華教授進(jìn)行了一次深度對(duì)話。
在討論可降解支架之前，我們得先搞清楚一個(gè)問(wèn)題：“可降解”=“可吸收”嗎？
對(duì)于外行人來(lái)說(shuō)，這兩種說(shuō)法似乎沒(méi)什么區(qū)別，最終結(jié)局都是支架不靠外力介入取出，自己在血管里消失不見(jiàn)。
但其實(shí)不然，劉愛(ài)華教授談道：“‘可吸收’絕不能和‘可降解’畫(huà)上等號(hào)。因?yàn)?lsquo;可吸收’一般都是使用高分子材料，通過(guò)血液流動(dòng)將支架一點(diǎn)一點(diǎn)剝離帶走。這樣的方式，雖然解決了支架無(wú)法取出體內(nèi)而引起的血管類疾病，但又埋下了新的隱患。畢竟被血液剝離帶走并不是完全的消失，極有可能會(huì)在其他地方形成堆積，引發(fā)其他血管疾病。而我們要做的‘可降解’，是通過(guò)細(xì)胞將支架完全吞噬消失，從根本上解決支架隱患。”
這樣聽(tīng)來(lái)，實(shí)現(xiàn)“可降解”似乎找到能被細(xì)胞吞噬的材料就能夠?qū)崿F(xiàn)了。
但這過(guò)程并不簡(jiǎn)單。為了找到滿足“降解要求”的材料，劉愛(ài)華教授花了整整6年時(shí)間。
最開(kāi)始，劉愛(ài)華教授嘗試了聚乳酸材料，這也就是我們所說(shuō)的高分子材料。
但在試驗(yàn)后，劉愛(ài)華教授發(fā)現(xiàn)，聚乳酸材料的力學(xué)性能不足，無(wú)法形成較好的支撐，和血管的貼合程度也有待進(jìn)一步優(yōu)化，但最重要的還是安全性無(wú)法得到保證。就像前文說(shuō)到的，聚乳酸材料會(huì)被血液分解沖走，極大可能在血管中形成堵塞，壓迫血管空間，造成不必要的并發(fā)癥，給患者的健康帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)隱患。
因此，劉愛(ài)華教授決定放棄市場(chǎng)大火的高分子材料，另辟蹊徑。
既然金屬支架的力學(xué)性能能夠達(dá)標(biāo)，那就從金屬方向下功夫。劉愛(ài)華教授的第二種材料便選擇了鎂合金材料。
鎂合金材料既能滿足支撐力，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)細(xì)胞吞噬降解，幾乎是完美的材料了。但鎂合金的降解速度過(guò)快，6-12個(gè)月便完全降解了。這樣短的降解時(shí)間，并不能保證血管完全恢復(fù)，因此，這一材料也被棄用。
之后劉愛(ài)華教授還嘗試了鐵合金材料，但又因降解時(shí)間過(guò)長(zhǎng)被棄用。
不
同材料的力學(xué)支撐性和降解周期
每一次失敗都給了劉愛(ài)華教授經(jīng)驗(yàn)與啟發(fā)。最終，通過(guò)材料基因組學(xué)的篩選，他敲定了鋅合金作為支架材料。
因?yàn)殇\合金材料力學(xué)性能遠(yuǎn)大于生物可降解血管支架材料，和骨科植入材料的要求。并且體內(nèi)、外研究都能證明鋅合金無(wú)毒，且有良好的生物相容性?？偠灾?，無(wú)論在支撐性還是降解速度上，鋅合金都最貼合的理想材料。
劉愛(ài)華教授向動(dòng)脈橙果局介紹道：“從我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，鋅合金材料在半年后開(kāi)始逐漸降解，大概兩到三年就能實(shí)現(xiàn)90%—95%的降解，保證了我們血管的支撐性，是做腦血管支架非常好的材料。這一發(fā)現(xiàn)在全球我們都是領(lǐng)先的，因此，我們有信心將它做好，改寫(xiě)中國(guó)腦血管支架的現(xiàn)狀！”
敲定材料只是研發(fā)可降解血管支架的第一步。在支架塑形、材料厚度以及藥物涂層上，劉愛(ài)華教授又有自己的巧思。
首先是支架塑形。由于腦血管的直徑非常小，比心臟血管還要細(xì)很多，因此，對(duì)支架精細(xì)度的要求就更高了。
但在支架方面鋅合金的利用比較少，我們對(duì)于鋅合金的塑形技術(shù)的把控并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)。因此，劉愛(ài)華教授通過(guò)通過(guò)多尺度模擬方法，摸索出了鋅銅合金凝固和冷熱加工成形過(guò)程的科學(xué)規(guī)律。
劉愛(ài)華教授成功探索出鋅合金的規(guī)律，不但是在“可降解腦血管支架”項(xiàng)目中取得的重大突破，更為未來(lái)研究鋅合金材料的應(yīng)用與發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
其次，就是對(duì)支架厚度的把控。為了保證支架植入后，血管內(nèi)直徑不會(huì)壓縮，影響血液流通，支架的厚度必須非常薄。
當(dāng)然，厚度的把控可以通過(guò)工業(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)，但工業(yè)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)0.8-0.7毫米的把控，因此還得從結(jié)構(gòu)上下功夫。
劉愛(ài)華教授采用了“雙S”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了用材面積的同時(shí)，也減少了對(duì)血管的空間占用。
“雙S”結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)
劉愛(ài)華教授告訴動(dòng)脈橙果局：“‘雙S’結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的支架，比現(xiàn)有的顱內(nèi)支架的支架壁都要薄，血液通過(guò)性肯定就更好了，降低了患者血管堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。目前我們的技術(shù)能夠?qū)⒅Ъ芎穸缺３衷?.8毫米，但現(xiàn)階段世界最薄能做到0.7毫米。下一步，我們也希望將支架厚度改進(jìn)到0.7毫米。這是極限，也是我們的目標(biāo)。”
最后，藥物涂料也同樣關(guān)鍵。在支架植入體內(nèi)后，極有可能出現(xiàn)排異反應(yīng)，因此需要在支架表面覆蓋藥物涂層，降低排異風(fēng)險(xiǎn)。
劉愛(ài)華教授采用了非對(duì)稱涂層技術(shù)。支架有了藥物涂層的包裹，在植入入體內(nèi)與血管內(nèi)皮接觸時(shí)，就能迅速地內(nèi)皮化。支架會(huì)被包纏進(jìn)血管內(nèi)皮，穩(wěn)定性和血管支撐性都會(huì)大大提升。
這一技術(shù)的發(fā)明，不單是顱內(nèi)支架可以使用，在心臟支架等領(lǐng)域都可以進(jìn)行運(yùn)用與拓展。劉愛(ài)華教授介紹道：“我們的不對(duì)稱涂層藥物技術(shù)的研究屬于是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)，目前已經(jīng)獲得了國(guó)際PCT專利授權(quán)。下一步，我們的技術(shù)就能進(jìn)行到初期臨床試驗(yàn)環(huán)節(jié)，爭(zhēng)取給更多同行在支架研發(fā)方面帶來(lái)新思路。”
劉愛(ài)華教授作為北京天壇醫(yī)院神經(jīng)介入中心病區(qū)主任，在腦血管疾病領(lǐng)域有豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，并且共發(fā)表SCI科研論文136篇，可以說(shuō)是在科研領(lǐng)域碩果累累。
但他卻說(shuō)：“如果只有我一個(gè)人，這項(xiàng)技術(shù)是不可能完成的。”
因?yàn)閯?ài)華教授作為臨床醫(yī)生，要將科研成果轉(zhuǎn)化落地，且不說(shuō)對(duì)市場(chǎng)的理解，就說(shuō)對(duì)技術(shù)的把握也只能專注于自己所在的領(lǐng)域，關(guān)于材料以及醫(yī)療器械方面，并不能實(shí)現(xiàn)全領(lǐng)域的精通。
因此，劉愛(ài)華教授的團(tuán)隊(duì)中還有兩大幫手：一位是北京科技大學(xué)材料學(xué)院院長(zhǎng)王魯寧教授，另一位是曾獲2020年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)的張海軍教授。
這兩位教授分別專攻材料學(xué)和醫(yī)療器械開(kāi)發(fā)，在研究心臟支架方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn)。這次，劉愛(ài)華教授與他們強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，才研發(fā)出了“可降解腦血管支架”。
劉愛(ài)華教授說(shuō)：“在國(guó)外，很多搞科研的醫(yī)生是有工科背景的，因此在研發(fā)一些醫(yī)療器械時(shí)能夠更準(zhǔn)確、快速的找到適合的材料、運(yùn)用領(lǐng)域等。但我國(guó)是將工科和醫(yī)學(xué)明確分開(kāi)了的。在這樣的情況下，臨床醫(yī)生和多領(lǐng)域人才合作，組建團(tuán)隊(duì)，才能更有效彌補(bǔ)自己行業(yè)中的缺漏。”
的確如此，目前醫(yī)工合作已經(jīng)成為了我國(guó)醫(yī)療領(lǐng)域科研的大趨勢(shì)，越來(lái)越多跨領(lǐng)域的人才涌現(xiàn)，促進(jìn)著我國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的進(jìn)步。就像劉愛(ài)華教授所說(shuō)：“集眾人之智慧，將科研做到極致。”這是劉愛(ài)華教授的“可降解腦血管支架”的成功出路，也將是我國(guó)醫(yī)療發(fā)展的未來(lái)方向。
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