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专访南开大学孔德领丨打造“活”的小口径人工血管,突破体内再生瓶颈【医械变革人物专访11期】
发布时间:2023-06-21 11:08:13浏览次数:
【临床分类】 【应用领域】 【作者】王玥
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血管是人体运送营养物质和代谢废物的通道,被形象地比喻为“生命通道”。由血管狭窄或闭塞引起的心血管疾病的发病率和致死率远高于其他疾病。人工血管是许多严重狭窄或闭塞性血管的替代品,主要用于主动脉疾病,外周动脉疾病及血液透析。其中,大、中口径的人工血管(口径>6mm)主要用于主动脉疾病,如主动脉夹层、血管动脉瘤等,现已取得了满意的效果;而小口径人工血管(口径<6mm)由于口径较小,血液在其中流速较慢,植入后患者再狭窄率较高,在很大程度上限制了该类产品的临床应用(外周病变动脉替换、晚期肾病患者透析造瘘、心脏冠脉搭桥等)。

小口径人工血管是当前心血管植介入器械领域最具挑战的研究方向之一,但目前,国内外仍未有成熟的小口径人工血管产品出现。

南开大学生命科学学院、药物化学生物学国家重点实验室孔德领教授团队经过多年研究,创新性的建立了“聚合物纤维增强型细胞外基质小口径组织工程血管”制备技术,其兼具良好的力学性能和组织再生活性。在大动物血管移植实验中展现了良好的通畅性和再生性, 2022年,与领博生物科技(杭州)有限公司(简称领博公司)联合研发的血管产品进入血液透析血管通路临床试验,目前已完成了首批20例临床入组,临床试验结果反馈良好。

近日,和义广业创新平台有幸采访到团队负责人孔德领教授。

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#01

创新的设计理念

制备出“活”的小口径人工血管

由于材料、技术受限,小口径人工血管一直是研发重点难点。现有血管材料血液相容性差,当与血液接触后会引发不同程度的凝血和血栓形成,从而导致血管管腔狭窄,甚至造成血管闭塞;此外,这些合成材料无法支持内皮细胞的黏附和生长,人工血管植入体内后不能尽快内皮化,容易造成血管凝血、栓塞。

孔德领教授表示:“小口径人工血管需要突破体内再生的瓶颈,实现血管完全内皮化,从根本上解决小口径血管易发生的凝血、堵塞等难题。”

目前,较为常见的小口径人工血管制备技术包括生物涂层技术、静电纺丝技术、组织工程等方向。团队在初期的时候,把研发重点落在了构建多功能活性血管支架材料上,通过设计和优化静电纺丝、熔融纺丝等技术制备血管材料,再对血管材料进行活性和功能化修饰以促进血管组织再生,让其结构和功能与天然血管接近,维持长期通畅。

“深耕血管材料10余年,团队已发表多篇构建多功能活性血管支架材料的科研文章,”孔德领教授说道,“但科研成果落实到产品时,实验效果却并不理想,我们始终无法重建出令人满意且在体内实现血管再生的小口径人工血管。”

纵观国内外小口径血管研究开展多年,也尚未有成熟的小口径血管产品。2015年,孔德领教授带领团队拓宽思路,取得了组织工程血管研究与应用的重大突破。而他的科研灵感来源还要从一项研究说起。

2011年,美国耶鲁大学的Laura Niklason教授发表了一项关于体外培养细胞构建组织工程血管的研究:来源于体外细胞培养的细胞外基质材料具有良好的生物相容性,将脱细胞处理后制备而成的细胞外基质生物管作为人工血管,表现出了较强的血管再生和重塑能力。

孔德领教授观察到,该技术路线在成功的用于各种大动物实验之后,开始了技术转化研究。然而,该技术制备的人工血管仅仅由细胞外基质组成,血管的力学强度可能存在一定风险,“为什么我们不能把技术结合一下呢?国外细胞外基质技术成效良好,我们团队又拥有丰富的血管支架制备技术,可以尝试结合两种技术的优点,制备一种力学增强的生物管。

于是,孔德领教授团队创造性地将聚合物纤维骨架和体内组织工程技术相结合制备了力学增强的含细胞生物管,将细胞脱除后即得到聚己内酯纤维骨架增强型细胞外基质人工血管。令团队惊喜的是,用这个技术方法制备出的小口径血管实验结果出奇的好。

 

#02

临床效果优势突显

有望填补小口径人工血管的国际空白

新技术所用的聚合物纤维骨架就像钢筋一样,可提供良好的力学支持;而来自宿主的细胞外基质就像混凝土一样填充在骨架中,提供了优异的再生微环境。该血管优异的力学性能还表现在:经过盘绕、折叠、扭曲、夹闭等手术常用操作后依旧能够保持原有的形貌和结构。

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图 纤维骨架增强型体内工程化血管的制备

团队制备的聚合物纤维骨架增强型细胞外基质人工血管在动物实验中展现了良好的再生性、功能性、耐穿刺性和通畅性。随后,团队与领博公司合作研发,生产的人工血管产品完成临床前研究和评价后,进入了血液透析血管通路临床试验,到目前完成了首批20例的临床入组,最长时间的患者已经超过10个月。在前3个月的观察中,实验效果良好,未出现不良事件。这个直径6毫米的“生命通路”距离走到患者身边越来越近了。

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“血液外科、心脏外科和神经外科的医生在见到我们的血管后,都惊喜的表示从来没有见到过力学和手感都这么好的人工血管”,孔德领在采访中介绍道,静脉吻合口狭窄是移植血管动静脉内瘘(AVG)最常见的并发症,在20例临床实验中,仅出现3例患者静脉吻合口狭窄,在经过球囊扩张处理后血管再次通畅。

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在被问到项目的下一步计划时,孔德领教授在采访中介绍道:“接下来,我们会进行其他外周血管的临床验证,根据不同适应症来设计血管产品。”例如,神经外科也需要人工血管进行搭桥治疗,该人工血管不需要接受穿刺,力学性能应该不同于血液透析人工血管。此外,领博公司研发的人工血管正在进行猪心脏搭桥实验,初步结果显示,领博血管的手术操作性、缝合强度、抗凝血性能、通畅性等表现良好。

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#03

南开大学不断探索科研成果转化路径

一直以来,中国高校科技成果转化率(专利转化率)低被广泛提及。不少高价值的专利成果仍处于沉睡闲置状态。为破解高校科技成果转化“堵点”,孔德领教授在将自己的科研成果转化之余,也在积极推动南开大学的科技成果转化工作。在第五届医疗器械创新创业大会上,孔德领教授分享了南开大学为推进科技成果转化所作的努力。

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为进一步加强顶层设计,南开大学成立科技成果转化工作领导小组,统筹协调全校科技成果转移转化工作。

南开大学持续不断的探索科研成果路径,鼓励开展多种形式的科技成果转化活动,并对成果转化中做出重要贡献的单位和人员予以奖励。“南开大学制定了较为完善的科技成果转化政策,近些年,学校也加大了对科研人员成果转化的激励力度,包括先赋权后转化或先转化后奖励等不同模式。” 孔德领教授在分享报告中介绍道,“在5月18日刚刚修订出台《南开大学促进科技成果转化管理办法》及实施细则中,明确鼓励在校师生可以通过转让、许可、作价入股、职务科技成果赋权以及组合方式开展科技成果转化路径,根据项目实际情况采取不同的转化形式,最大程度激发创新创业活力。”

孔德领教授观察到,在国家鼓励激励政策的推动下,高校教授参与成果转化的积极性越来越高,“越来越多的高校教授开始进行成果转化,大家开始意识到了科技成果只有转化才能最大限度实现其价值”。

但孔德领教授也发现,虽然科研转化的意愿积极,部分高校教授的科研成果尚存在“不敢转”、“不能转”的问题。对此,他也提出了一些建议:欢迎产业界走进校园为教授及学生宣讲,包括加强高校对专利布局、成果转化模式、产权资金和利益问题的认知,帮助高校教授解决“不敢转”问题,帮助高校教师在开展科技创新活动之前了解企业和市场需求,解决“不能转”问题。深化校企合作,形成积极的科研转化氛围,共同推动科技转化进程。

文丨望 月
审核丨孔瑶瑶  DU
项目要求

医疗器械、新材料、人工智能;

一定技术壁垒

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