做生物材料和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的“膠黏劑”
——記南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授郭金山

祝傳海

生物醫(yī)用膠黏劑能代替手術(shù)縫合線用于傷口愈合，提供更好的液/氣密封，可廣泛用于表皮、內(nèi)臟、心血管、骨和牙齒傷口或缺損的黏合/修復(fù)，是真正的“萬金油”產(chǎn)品，但現(xiàn)有的醫(yī)用膠黏劑普遍對(duì)生物組織黏附力弱。此外，除了手術(shù)傷口黏合市場(chǎng)，慢性傷口修復(fù)以及醫(yī)療美容和微整形則是膠黏劑更大的潛在市場(chǎng)。因此必須提高膠黏劑對(duì)生物組織的黏附強(qiáng)度并賦予其抗菌、促再生、祛疤、抗皺等功能才能將其更好地應(yīng)用在上述領(lǐng)域。這是南方醫(yī)科大學(xué)教授郭金山多年來的研究課題之一。

郭金山通過開發(fā)新型生物醫(yī)用材料并將其用于軟/硬組織再生修復(fù)，將相關(guān)成果積極轉(zhuǎn)化為醫(yī)療產(chǎn)品，減輕患者痛苦，帶來更好的治療。這些工作就像“膠黏劑”一樣，將生物材料與醫(yī)學(xué)應(yīng)用結(jié)合起來，既有研究深度又有應(yīng)用價(jià)值。

追夢(mèng)，收獲

時(shí)間回到15年前，22歲的郭金山?jīng)Q定放棄山東大學(xué)的保研名額，報(bào)考中國(guó)科學(xué)院的研究生。他對(duì)生物降解高分子材料非常感興趣，而中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所的陳學(xué)思老師是該領(lǐng)域首屈一指的科學(xué)家。2005年，郭金山如愿考取了陳學(xué)思老師的研究生。

“我共有3位博士指導(dǎo)老師，陳學(xué)思老師、黃宇彬老師和景遐斌老師。”郭金山回憶：陳老師學(xué)識(shí)淵博、平易近人、思路開闊；景老師德高望重、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)；而黃老師則給他提供了開放寬松的研究環(huán)境，包容他在實(shí)驗(yàn)上的失敗和挫折，并給予認(rèn)真指導(dǎo)。郭金山跟隨3位導(dǎo)師，不但掌握了一個(gè)高水平博士應(yīng)具備的專業(yè)知識(shí)和技能，還從3位導(dǎo)師的言傳身教中學(xué)會(huì)了做人做事的道理，這些教導(dǎo)深刻影響著郭金山。經(jīng)過五年半的不懈努力，郭金山順利博士畢業(yè)并經(jīng)陳老師推薦赴美留學(xué)，加入賓夕法尼亞州立大學(xué)著名生物材料專家楊健老師課題組深造，繼續(xù)從事生物醫(yī)用高分子材料研究。

在楊健老師課題組做研究的過程中，郭金山通過“點(diǎn)擊化學(xué)”策略開發(fā)了高強(qiáng)度檸檬酸基生物彈性體，同時(shí)提高了材料的生物活性。該成果被作為封面文章發(fā)表在材料領(lǐng)域頂級(jí)期刊A d v a n c e d Materials上，受到同行廣泛認(rèn)可。以此為基礎(chǔ)申請(qǐng)的1項(xiàng)P C T國(guó)際專利也被授權(quán)給美國(guó)新澤西州一家醫(yī)療器械公司Acuictive Technologies，郭金山因此獲得賓夕法尼亞州立大學(xué)2015年度創(chuàng)新獎(jiǎng)。后續(xù)以此為基礎(chǔ)開發(fā)的檸檬酸基界面骨螺釘產(chǎn)品于2020年10月獲得美國(guó)F D A批準(zhǔn)，成為繼聚乳酸之后少數(shù)幾種獲得臨床應(yīng)用批準(zhǔn)的可降解聚合物骨科材料。該材料植入骨缺損部位后，不僅能降解吸收釋放檸檬酸，還能抗炎抗菌，促進(jìn)干細(xì)胞成骨分化和礦化，加速骨再生，為廣大患者帶來福音。

除了骨科材料，郭金山的另一項(xiàng)重要研究是生物醫(yī)用膠黏劑。意外創(chuàng)傷或手術(shù)傷口通常需要縫合，但患者需承受額外疼痛，非降解縫合線還需拆線。同時(shí)縫合難以完全封閉傷口，空氣、體液的滲漏和外源感染同樣不利于傷口愈合。而醫(yī)用膠黏劑可以“黏合”并“封閉”傷口，促進(jìn)傷口愈合，且能減輕疤痕形成。郭金山先后開發(fā)了貽貝、單寧和常春藤仿生膠黏劑，提高了膠黏劑對(duì)生物組織的濕態(tài)黏附強(qiáng)度，并引入了抗菌等生物活性，取得了較好的組織再生修復(fù)結(jié)果。他還開發(fā)了用于粉碎性骨折黏合修復(fù)的骨膠黏劑，以及檸檬酸基單寧橋連的有機(jī)/無機(jī)復(fù)合骨科材料。以上研究成果，郭金山以第一或通訊作者相繼在著名期刊Advanced Functional Materials、Biomaterials等雜志上發(fā)表9篇文章，被媒體多次引用和正面報(bào)道。相關(guān)技術(shù)申請(qǐng)了2項(xiàng)PCT專利和1項(xiàng)美國(guó)專利，并被授權(quán)給Aleo BME公司。

在美國(guó)近8年，郭金山真正做到了基礎(chǔ)研究與應(yīng)用轉(zhuǎn)化相結(jié)合，取得了重要成果。2019年，郭金山選擇全職回國(guó)，以第三層次人才入職南方醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院?！爸袊?guó)的生物材料論文發(fā)表量占全世界的70%，但相關(guān)產(chǎn)業(yè)只占全球的3%，80%的醫(yī)療器械依賴進(jìn)口，尤其是高端的醫(yī)療器械，老百姓很難用到好的醫(yī)療器械。”郭金山看到了國(guó)家對(duì)醫(yī)療器械的巨大需求，他想為醫(yī)療器械國(guó)產(chǎn)化，為人民的健康事業(yè)，做一點(diǎn)自己的貢獻(xiàn)。

回國(guó)，前行

“現(xiàn)在相關(guān)研究?jī)蓚€(gè)主要的探索方向是生物醫(yī)用膠黏劑與皮膚創(chuàng)傷修復(fù)以及生物活性骨科材料研究，我們需要開發(fā)和美國(guó)不同的，屬于中國(guó)的原創(chuàng)專利技術(shù)?！?/p>

經(jīng)過調(diào)研，郭金山了解到，用于慢性傷口愈，特別是糖尿病足傷口愈合的膠黏劑研究很少，“中國(guó)糖尿病人超過一億，他們終生有15%的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展成糖尿病足潰瘍，傷口很難自我修復(fù)”。無法自愈的傷口一直飽受細(xì)菌感染風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致截肢，對(duì)病人造成巨大的生理和心理負(fù)擔(dān)，而郭金山研究的醫(yī)用膠黏劑表現(xiàn)出了優(yōu)異的抗細(xì)菌和真菌活性?！艾F(xiàn)在我們開發(fā)了一種單組分溫敏膠黏劑，在室溫條件下，膠黏劑是液態(tài)的，但接觸到皮膚，30℃以上時(shí)就能變成固體，使用非常方便?！痹摷夹g(shù)若能開發(fā)出相關(guān)醫(yī)療產(chǎn)品，將得到廣泛應(yīng)用。

郭金山所在的南方醫(yī)科大學(xué)有13所直屬附屬醫(yī)院，是很好的醫(yī)工結(jié)合平臺(tái)。他與南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院暨廣東省骨科研究院在骨科材料研究方面有很好的合作。郭金山正將醫(yī)用膠黏劑用在更廣的領(lǐng)域內(nèi)，如牙周炎的治療和腱骨愈合。他還與南方醫(yī)院整形美容外科胡志奇主任合作，進(jìn)行醫(yī)療美容相關(guān)研究。因?yàn)橛檬中g(shù)縫合線很容易留下疤痕，但是用膠黏劑，疤痕相對(duì)較少。如能進(jìn)一步開發(fā)出有祛疤功能的膠黏劑，在醫(yī)美行業(yè)的應(yīng)用就有更好的市場(chǎng)前景?！凹热挥羞@么好的平臺(tái)，就更需要我們針對(duì)醫(yī)生的臨床問題，提出解決方案，用材料幫助他們更好地解決?！?/p>

創(chuàng)新，在路上

郭金山說，無論是國(guó)內(nèi)的導(dǎo)師陳學(xué)思院士，還是海外的博士后合作導(dǎo)師楊健老師，他們都十年如一日地堅(jiān)持和專注于一件事情。陳院士從1999年開始就做聚乳酸產(chǎn)業(yè)化，至今已21年，取得了豐碩的轉(zhuǎn)化成果。楊老師堅(jiān)持做了17年，終于拿到了檸檬酸基界面骨螺釘?shù)拿绹?guó)F D A產(chǎn)品批號(hào)。郭金山把他們視為自己科研道路上的榜樣和驕傲，未來他想讓中國(guó)擁有更多自己生物材料的專利技術(shù)。

在郭金山看來，技術(shù)的創(chuàng)新有三個(gè)層次。一是在材料的創(chuàng)新，二是材料合成方法的創(chuàng)新，三是在應(yīng)用方向上的創(chuàng)新?！安牧系脑O(shè)計(jì)從最開始就要有自己的特點(diǎn)，不與別人雷同，才能產(chǎn)生更多原創(chuàng)專利技術(shù)?！?/p>

郭金山認(rèn)為，人的精力是有限的，要集中耕耘一個(gè)領(lǐng)域，才能有所收獲。正如作家格拉德威爾在《異類》中提出的：“人們眼中的天才之所以卓越非凡，并非天資超人一等，而是付出了持續(xù)不斷的努力。1萬小時(shí)的錘煉是任何人從平凡變成世界級(jí)大師的必要條件。”他將此稱為“一萬小時(shí)定律”。1萬個(gè)小時(shí)的有效工作時(shí)間或10年的積累，才能在某個(gè)領(lǐng)域成為專家。

除了時(shí)間的積累，在創(chuàng)新過程中總會(huì)有很多次的失敗，特別是在以高分子合成為基礎(chǔ)開發(fā)新材料的生物醫(yī)療領(lǐng)域?！盎瘜W(xué)的英文是chemistry，拆開來就是chem is try，所以化學(xué)就要嘗試，嘗試就有失敗，雖然有時(shí)失敗的概率遠(yuǎn)超成功的概率?！奔幢闳绱?，郭金山依然會(huì)為了他的理想堅(jiān)持、堅(jiān)持、再堅(jiān)持，正如愛迪生所說，失敗也是必須的，它和成功一樣有價(jià)值。

專家簡(jiǎn)介

郭金山，南方醫(yī)科大學(xué)教授。2011年博士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所；同年赴美，先后在德州大學(xué)阿靈頓分校、賓夕法尼亞州立大學(xué)和哈佛大學(xué)從事博士后研究，2016—2017年在美國(guó)醫(yī)療器械公司從事研發(fā)工作（R&D Manager）。2019年6月作為高層次人才被引進(jìn)到南方醫(yī)科大學(xué)。迄今，在著名期刊Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Biomaterials等共發(fā)表SCI論文40余篇，受邀撰寫英文專著2章，擁有專利9項(xiàng)（PCT、美國(guó)專利6項(xiàng)），其中3項(xiàng)分別授權(quán)給兩家美國(guó)醫(yī)療器械公司。他主導(dǎo)研發(fā)的體表醫(yī)用膠黏劑和作為主要成員參與研發(fā)的檸檬酸基界面骨螺釘產(chǎn)品已獲得美國(guó)FDA批準(zhǔn)。現(xiàn)致力于生物醫(yī)用膠黏劑和生物活性骨科材料研究。