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在脊柱外科臨床治療中，進(jìn)行脊柱穩(wěn)定性重建時(shí)，對(duì)生物材料的需求巨大。鑒于NBA/CDACP復(fù)合材料的優(yōu)良性能，我們將該復(fù)合材料用于研制脊柱重建內(nèi)植物，擬完成以下主要研究目標(biāo)和任務(wù)： 1）設(shè)計(jì)制備NBA/CDACP復(fù)合材料脊柱內(nèi)植物產(chǎn)品（脊柱椎間融合器、人工椎體、人工椎板），并進(jìn)行產(chǎn)品的生物力學(xué)研究； 2）完成NBA/CDACP復(fù)合材料脊柱內(nèi)植物產(chǎn)品的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)； 3）完成NBA/CDACP復(fù)合材料脊柱內(nèi)植物產(chǎn)品的臨床應(yīng)用研究； 4) 培養(yǎng)2-3名生物納米材料臨床應(yīng)用研究方面的科研人才和研究生，在國(guó)內(nèi)外發(fā)表約5篇相關(guān)科研論文，申請(qǐng)2項(xiàng)國(guó)家專利，3項(xiàng)省內(nèi)專利； 5) 初步建立活性納米復(fù)合生物材料及制品的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用研究程序和模式，初步形成該類材料和制品的行業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為將來(lái)制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)奠定基礎(chǔ)； 6）臨床應(yīng)用研究完成后，將該產(chǎn)品向國(guó)家申請(qǐng)生產(chǎn)許可證，進(jìn)行批量生產(chǎn)，進(jìn)行臨床推廣使用。

項(xiàng)目的背景及主要用途： 真菌疏水蛋白是由絲狀真菌在生長(zhǎng)的特定時(shí)期分泌的一類具有特殊理化性質(zhì)的分泌型的小分子量、疏水性蛋白質(zhì)，它們可以通過自我裝配在兩相界面形成兩親性蛋白膜，改變介質(zhì)表面的親水性和疏水性，是已知表面活性最高的蛋白之一，有著很高的理論價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。 真菌疏水蛋白是純天然生物提取制品，無(wú)毒害，無(wú)污染；耐酸堿，抗相變能力強(qiáng)。自我裝配形成有活性的蛋白膜，具有良好的熱穩(wěn)定性和透氣不透水性。由于它的特性，使得它具有眾多優(yōu)點(diǎn)：（1）自

在鎂合金多元組分設(shè)計(jì)理論、復(fù)合化體系構(gòu)建以及表面功能化技術(shù)等方面開展了大量創(chuàng)新型研究， 自主研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的均勻降解且降解速率可控的高強(qiáng)韌鎂合金及其復(fù)合材料，并且形成了系統(tǒng)的表面功能化改性技術(shù)，研究成果在生物植入器械（如 心血管支架、骨科固定）領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。???提出多元合金化設(shè)計(jì)和 LPSO / SFs 相結(jié)構(gòu)調(diào)控理論， 克服了傳統(tǒng)鎂合金降解不均勻、變形能力差以及強(qiáng)度低等難題， 研制出一系列均勻降解且降解速率可控的高強(qiáng)韌鎂合金 ， 該合金不僅保持高的抗拉強(qiáng)度（大千 350 MPa , 最高可到 410 MPa ) 和延伸率（大千20%）， 實(shí)現(xiàn)了合金屈強(qiáng)比在 50%"'93％范圍內(nèi)的可控調(diào)節(jié) ， 而且降解速率低（小千 0. 4 毫米／ 年）且均勻降解。在此基礎(chǔ)上，突破鎂合金的結(jié)晶和加工尺寸瓶頸，創(chuàng)新性地提出了鎂合金／非晶和鎂合金／高分子的新型復(fù)合體系， 并形成了系統(tǒng)的表－界面功能化改性技術(shù)， 解決了單一鎂合金降解速度過 快、堿性降解以及功能欠缺等系統(tǒng)性難題， 賦予了材料力學(xué)性能可設(shè)計(jì)、降解性能可調(diào)控以及抗菌功能化等特性。

在鎂合金多元組分設(shè)計(jì)理論、復(fù)合化體系構(gòu)建以及表面功能化技術(shù)等方面開展了大量創(chuàng)新型研究，自主研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的均勻降解且降解速率可控的高強(qiáng)韌鎂合金及其復(fù)合材料，并且形成了系統(tǒng)的表面功能化改性技術(shù)，研究成果在生物植入器械（如心血管支架、骨科固定）領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

生物活性軟組織的醫(yī)療修復(fù)具有重大的臨床需求。例如乳腺癌居全球女性惡性腫瘤發(fā)病第一位，占女性惡性腫瘤的 25%，且以每年超過 20%的速 率增長(zhǎng)，特別是在中國(guó)，預(yù)計(jì) 2021 年新發(fā)乳腺癌患者將達(dá) 250 萬(wàn)人。但是，現(xiàn) 有的人工軟組織替代物無(wú)法軟組織力學(xué)與生物功能重建的雙重需求。本項(xiàng)目已建 立了完善的可降解軟組織支架仿生設(shè)計(jì)、4D 打印工藝、裝備技術(shù)體系，以乳房 癌修復(fù)、氣管軟化病為應(yīng)用開展了臨床應(yīng)用探索，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化乳腺和氣管外支 架的國(guó)際/國(guó)內(nèi)首例臨床試驗(yàn)(共完成 9 例)。所制造的可降解軟組織支架不僅可 實(shí)現(xiàn)初期形態(tài)與力學(xué)性能匹配，后期還可通過患者組織再生與支架降解實(shí)現(xiàn)自體 修復(fù)，從而為未來(lái)軟組織醫(yī)療修復(fù)難題提供創(chuàng)新解決方案。研發(fā)的生物 4D 打印 設(shè)備與臨床應(yīng)用被 CCTV2、CCTV7、CCTV10、新華社、人民日?qǐng)?bào)、科技日?qǐng)?bào)、陜 西日?qǐng)?bào)等專題報(bào)道，產(chǎn)生了良好的社會(huì)影響。相關(guān)成果 2017 年獲得陜西高等學(xué) 校科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)是以盧秉恒院士為學(xué)術(shù)帶頭人的“增材制造”教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì) 的重要分支，是利用增材制造技術(shù)創(chuàng)新軟組織醫(yī)療修復(fù)難題的重要探索。該團(tuán)隊(duì) 現(xiàn)有教授 3 人(長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授 1 人、國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)青 1 人)，副教授 2 人，講師/博士后/專職科研人員 3 人。目前正致力于軟組織 4D 打印的技術(shù)創(chuàng) 新、臨床應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化推廣。

生物降解高分子材料制品生產(chǎn)技術(shù)主要包括聚乳酸等聚酯型生物降解高分子材料、熱塑性淀粉及其共混物成型加工技術(shù)，成型制品包括以PLA、PBS、PHA或熱塑性淀粉為基體，輔以添加劑的薄膜、板材、容器、注射零部件。這類產(chǎn)品的特點(diǎn)為：在一定的堆肥條件下，制品發(fā)生完全降解，轉(zhuǎn)化成CO2和H2O及可用于種植的肥料。產(chǎn)品的力學(xué)性能和特殊使用性可通過配方進(jìn)行調(diào)節(jié)。

用于骨修復(fù)材料的關(guān)鍵技術(shù)之一就是將具有良好生物活性、生物相容性和生物降解 吸收性能的生物材料，制備成具有特定形狀和三維連通的多孔細(xì)胞支架。在臨床上已應(yīng) 用的以硅酸鹽為基質(zhì)的 45S5 生物活性玻璃，具有一定的骨誘導(dǎo)性，但是，硅元素在組 織體內(nèi)較難降解，而且該類型玻璃難以加工成強(qiáng)度高的骨組織工程的支架。前期由同濟(jì) 大學(xué)材料學(xué)院開發(fā)了一種以硼酸鹽為基質(zhì)的可完全生物降解的硼酸鹽玻璃，能制作成高 力學(xué)強(qiáng)度的大孔海綿狀，并兼有生物活性和完全的、可控的生物降解性特性，可用作為 細(xì)胞或基因活化的組織工程支架的材料，植入生物體內(nèi)，能按照臨床上不同部位骨組織 的生長(zhǎng)速度要求，能可控地調(diào)節(jié)降解速度，最終能完全降解，具有第三代生物材料的各 種特性。前期，由上海交通大學(xué)附屬上海市第六人民醫(yī)院的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明并證實(shí)， 該材料能滿足臨床上骨修復(fù)和骨替代材料需要。

項(xiàng)目通過微納米陶瓷燒結(jié)技術(shù)， 獲得具有生物活性的氧化鈦陶瓷， 可以與骨組織形成生物活性結(jié)合， 表現(xiàn)出優(yōu)良的生物活性， 同時(shí)其光催化效應(yīng)賦予其抗菌抑菌性， 可預(yù)防植入體污染引起的感染。該項(xiàng)目獲得的氧化鈦陶瓷兼具生物活性與抗菌抑菌性，可顯著提高植入體的體內(nèi)修復(fù)成功率。同時(shí)為提高納米氧化鈦的附加值具有重要作用。

本項(xiàng)目是采用生物活性炭-多孔陶瓷濾料和生物活性炭-石英砂取代單層石英砂，構(gòu)建生物強(qiáng)化活性濾池進(jìn)行給水過濾處理強(qiáng)化除污染能力的工程技術(shù)。利用多孔陶瓷濾料和活性炭的大量發(fā)達(dá)的空隙，為微生物提供棲息附著場(chǎng)所，起到生物降解的微量有機(jī)污染物以及氨氮的效果，提高出水的生物穩(wěn)定性，同時(shí)發(fā)揮機(jī)械篩分的作用保證出水水質(zhì)。