水凝胶作为一种由天然或人工合成材料交联而成的亲水聚合物材料,具有富含水而且柔软的特性,与活体组织高度类似,可有效弥补软组织修复上的技术空缺局面。
近年来,在生命健康方向逐渐展现出了广阔的应用前景,被誉为最值得关注的生物健康材料。
但在实际的应用转化过程中,水凝胶材料力学性能差、植入难度大、制备时间长和无法批量生产等问题,严重阻碍了其产业化的发展速度。
近年来,国内外诸多专家学者潜心钻研,有关水凝胶生物材料的文章更层出不穷。
率先引起业内轰动的是一篇于2023年8月上海交通大学朱麟勇教授/林秋宁研究员课题组发表在Nature Materials的Rapid fabrication of physically robust hydrogels的论文,文章提出一种全新的、广泛适用的水凝胶交联技术。基于该技术,可有效改善传统水凝胶软、弱、易碎的问题,实现水凝胶材料的强、韧和快速制备。
至此,水凝胶在医疗方向的产业化之路迎来了曙光。
近日,和义广业创新平台有幸采访到朱麟勇教授。朱教授作为科学家创业的典型代表,同我们细致分享了自己在技术攻克、产品研发和企业经营上的心得体会。以下内容为和义广业平台经采访后整理编辑内容。
#01 化学背景,投身医疗创业
他说:看似偶然,实则环环相扣
时间追溯到1991年,朱麟勇教授离开家乡,先是就读于北京师范大学化学系,随后进入中科院攻读博士学位,研究内容始终聚焦在光化学方向。在学习之余,朱麟勇教授选择到企业去兼职。而正是这个看似平常的选择,为其后续的投身创业埋下了伏笔。
博士毕业后,中科院的很多同学都选择出国继续深造或者进入央国企。彼时,这个选择对于刚刚毕业的博士生来说,或许是个最优解。朱教授也收到了Offer,但他却坚定拒绝了,选择加入一家浙江的民营企业。这个在外人看来“叛逆”的选择,朱教授说他收益良多。他跟随企业老板深入一线市场,从市场需求的视角去理解技术,去思考什么是产品?该如何给产品下定义?先进的产品就一定是会被市场接受的商品吗?在企业真扎实干的这三年,给了朱教授答案,同时也锻炼出他对市场判断的敏锐度。
▲视频 朱麟勇教授讲述自己学生时代毕业后的求职经历(点击链接查看)
在求学的过程中,朱教授发现了一个现象,那就是美国将大量科研经费投入到对生命健康学科的支持上,未来势必会培育出诸多原始创新的技术,产业发展前景大好。
于是,朱教授开始思考自己的最擅长的光化学可以在生命健康领域开展哪些应用?基于光的可控性特征,朱教授锚定了生物材料这一细分方向。自此,开展了在水凝胶方向的技术攻关和产业化之路。
#02 锚定方向,从0出发
他说:遇见困难就去解决困难
在决心研发生物医用水凝胶之后,他决心要解决现阶段临床的真实痛点。但对于纯化学背景的他来说,医疗行业实属空白。
对于做实事的人来说,遇见困难就去解决困难,所以,朱教授计划找一位临床医生开展合作。
2014年前后,我国科技成果转化事业还处于发展阶段,即使是一线城市的临床医生,也鲜有开展联合研发、技术转化的先例。很难通过公开的渠道和医生建立有效的联系,电话沟通也经常被误认为是广告推销。他便亲自去敲医生的门,就这样,渐渐找到了合作伙伴。
2016年,朱教授率先提出了“光偶联交联”原位凝胶技术,攻克了传统水凝胶无法组织粘附的瓶颈问题,并且在动物试验上展现了良好的组织粘附效果。但是粘附时间需要1-2分钟,这无法满足临床需求。来自医生的否定并没有阻碍朱教授的研发脚步,反而激发了他的斗志。反复观摩临床手术之后,他提出现阶段的重点是攻克速度问题。
2019年,朱教授提出多重“光偶联反应”凝胶技术,这一技术大幅提高了水凝胶的交联速度,可以实现秒级成胶、快速止血。实现了动脉/心脏动态出血的快速封堵,被誉为秒级止血“黑科技”。在攻克了速度问题,朱教授把提升材料强度作为下一步的研发重点。
2023年,朱教授课题组在Nature Materials发表文章,揭示了最新的研究成果。即基于最新技术,常规的水溶性高分子如聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、多糖等,仅需数秒光照即可形成既强(15.3 MPa)又韧(138.0 MJ m-3)的水凝胶材料,这颠覆了水凝胶材料力学与加工制造属性。
同时,该材料能够循环拉伸超过10万次,展现出绝佳的回弹性与耐疲劳性。该技术的提出,真正实现了高强韧水凝胶材料的快速制备。并且可以作为高强度3D打印墨水,实现复杂水凝胶结构的高精度加工制备。
至此,历时13年的不断迭代和优化,终于孕育出了可满足医学临床所需的水凝胶生物材料。
#03 颠覆技术,弥补空白
先进的技术只有落地转化为可应用的产品,才不是空中楼阁。医疗器械产业化周期长,行业监管要求高,想要生产出合规的产品仍然面临着诸多挑战。
1.软组织创面的封闭、止血与修复:即利用光固化生物胶可以快速原位成型的特点,研制光固化皮肤粘合剂、创面封闭生物胶、组织密封剂等产品,可以实现伤口由表及里不同组织部位的伤口修复。如可应用于口腔粘膜修复、糖尿病创面愈合、皮瓣移植和切割伤粘合等。
2.软组织替代与修复(型材制备):水凝胶材料的模量、亲水性与软组织高度一致,可有效避免传统聚合物材料不亲水、金属材料模量高的弊端,是软组织替代与修复的优质选择。利用预交联的水凝胶替代现有的生物材料,可制备水凝胶线材、如缝合线;水凝胶管材,如人工血管;水凝胶膜材,如修复补片、心脏瓣膜;水凝胶多孔海绵,作为支撑性填充物、人工真皮等。
3.封装材料:利用水凝胶材料完成对金属材料、陶瓷材料等其他材料的封装,可应用在医用导管、心脑血管支架、植入电极和吻合钉等方向。在保持力学强度的同时,有效避免炎症反应,实现长效植入。
其次,在公司的合规化研发上。公司已针对软组织创面的封闭、止血与修复,定型了两款产品,均已完成了型检和多中心临床试验。其中光固化创面封闭胶于2023年9月进入创新医疗器械特别审查程序,两款产品获批NMPA上市许可指日可待。
#04 科学家创业心得分享
他说:要尝试和资本“共情”
创业这条路,朱麟勇教授走了10年,如何评价创业的成功与否,很多人会选择高举情怀,但朱教授认为,创业成功的定义在于赚没赚到钱。这在科学家创业群体中,不免是个特例,但又十分真实。
再高端的技术,如果无法回归到产品上,亦或是得不到市场的认可,便很难在市场中真正的生存下去,谁占据了市场,谁就拥有了话语权。
对于还没有可出售产品的初创企业来说,如果无法通过销售获得财务回报,那么融资就成为企业生存的重中之重。
在选择投资方时,朱教授提到了科学家融资,在资方的选择上,要讲究“缘分”二字。无论是市场化基金还是产业基金,谁能和科学家共情,才能走的长远。
因为科学家的精神要求他们潜心钻研、追求创新。这导致科学家是十分具有个性的,给人以高冷孤僻的印象,加之不具备产业化的经验,使得以科学家为代表的创业群体在和投资人打交道的过程中,难度升级。如果最初选择投资人时,双方可以互相理解、互相认同,那么后续的发展与合作则会降低风险,实现共赢。
# 写在最后
“光偶联技术”作为一项底层技术平台,在技术先进性放眼全球,技术具有颠覆性;其产品可满足临床需求,适用多种场景,具有广阔的市场。
医疗器械、新材料、人工智能;
一定技术壁垒