封面新闻记者 周家夷 陈光旭 实习生 田嘉雯

    【前言】

    为深入学习宣传贯彻党的二十届三中全会精神和认真贯彻落实省委十二届五次、六次全会精神和全省卫生健康大会精神，在四川省卫生健康委员会指导下，四川省医学科技教育中心、四川省卫生健康宣教中心联合封面新闻集中推出“健康四川寻新记——科技创新赋能新质生产力系列访谈”，聚焦四川省卫生健康新质生产力发展重点任务，邀请人工智能、前沿医学、核医疗、现代中医药领域作出创造性贡献的两院院士、医疗卫生机构科学家和医药科技企业（或新型研发机构）研发人员，共话卫生健康科技创新赋能新质生产力。

    无生命的生物材料，诱导有生命的人体组织和器官再生或形成，这种听起来很“魔幻”的事情，如今在医学领域得到运用。以组织诱导性生物材料为核心的新一代生物材料已成为生物材料科学与产业发展方向和前沿。本期健康四川寻新记，我们邀请到了中国生物医学材料科学技术开拓者之一、中国工程院院士、四川大学国家生物材料工程技术研究中心教授张兴栋，探索生物材料的奥秘。

张兴栋院士

    “炸裂发言” 打开生物材料新视野

    “人体组织器官最佳的修复材料是人体自身组织。”作为中国生物医学材料科学技术开拓者之一，张兴栋院士提出的组织诱导性生物材料在国际生物材料领域引发广泛关注。

    这个观点的提出时间，是在1990年。当年，张兴栋院士团队在做颌面骨整复实验时，将多孔磷酸钙陶瓷埋进动物肌肉中，偶然发现无生命的多孔磷酸钙陶瓷经过一段时间竟然变成了骨头。

    1991年4月，在意大利召开的第四届欧洲生物材料学术会议上，张兴栋公布了这一发现，却引来非议，被称为“炸裂发言”，有人提出疑问：“无生命的生物材料怎么可能诱导有生命的机体组织和器官再生或形成？”

    张兴栋却认为，科学的根据是实验结果，生物材料骨诱导作用的科学机理可以讨论，但实验的事实不可否定。

    此后，在国家自然科学基金、科技部973等重大项目陆续支持下，张兴栋不断证实自己的发现——来自老鼠、猴子、猪等动物的10000多张组织切片等大量实验，佐证了这一发现；并从组织学、分子生物学、探寻骨诱导作用的机理，提出了理论雏形。直到2014年美国国家工程院选举他为外籍院士的公报指出，选举他为该院院士是基于他对“肌肉骨骼系统治疗和促进世界生物材料研发的杰出贡献”。生物材料骨诱导作用的研究成果最终得到国内外学术界的广泛认同。

    在骨诱导研究启示下，他又发现并确证生物材料可诱导软骨再生，首创关节软骨再生材料，进入临床试验和国家药监局医疗器械创新通道评审取证，为解决关节软骨难于修复的世界难题提供了可能。近年来又突破了材料不可能诱导心血管组织再生的传统观念，首创可再生心血管组织的全降解心脏封堵器及具有血管自修复功能的可降解血管支架，前者被MedTF 评价为“2022年世界十大创新医疗技术”，后者被科技部遴选为国家“十三五”重点研发计划的标志性成果，入选国家“十三五”科技创新成就展，助推了心血管修复技术跃入再生修复的新阶段。基于上述一系列研究，及国内其他学者相继发现的材料可诱导中枢神经及韧带再生，我国科学家原创性地提出了“组织诱导性生物材料”新概念和新理论，被2014年国际生物材料定义共识会投票通过列入“21世纪生物材料定义”。与会专家评价为“打破了材料不可能诱导组织再生的教条”，是“再生复杂组织的革命性途径”，“下一代的生物材料”，开拓了生物材料发展的新方向。

    市场需求广泛  生物材料产业前景广阔

    生物医用材料是用于诊断、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的一类材料，是保障人类健康的必需品，也是医疗器械产业的基础，正在成长为世界经济的一个支柱性产业。张兴栋院士谈到，生物材料市场自本世纪初以来一直保持着高速增长，在2023年，中国医疗器械市场的规模达到了1.3万亿人民币，折合为美元约1788亿，这一数据占据了全球市场份额的28.5%，体现了中国医疗器械行业在全球范围内的显著地位与贡献。随着技术的进步和国产化的推进，生物材料产品的价格大幅下降，使得更多的普通百姓能够负担得起，大大减轻了患者的经济负担，“之前心脏支架几万元一个，现在几百元就能买到，这是国产化创新成果为老百姓带来的福利。”

    随着人口老龄化的加剧以及经济发展和自我保健意识的提升，生物材料的需求正不断增长。在张兴栋院士看来，生物材料产业的前景非常广阔，它不仅是世界经济的支柱性产业，而且在医疗、保健以及美容等领域的应用日益广泛，满足了人们对健康、美丽和生活质量的追求。张兴栋院士对生物材料产业的未来发展持乐观态度，随着科技的不断进步和创新，预计生物材料市场将继续扩大，为全球经济带来新的增长点。

    中国生物材料发展迅速  需强调成果转化和实际应用

    张兴栋院士指出，自21世纪起，中国已从模仿跟随转变为自主创新，成功研发了包括血管支架在内的多项高新技术产品，这极大地提升了生物材料产业的技术水平。目前，中国在生物材料领域的论文发表数量已跃居全球首位，过去十年间，四川省的生物材料专利申请实现了迅猛增长，四川大学的生物医学工程专业在2024年软科世界一流学科排名中位居世界第四，中国第三。

    尽管中国生物材料产业的发展潜力巨大，但成果转化仍是发展中的关键问题。目前，国家对生物材料产业给予了高度重视，将其列为国家自然科学基金“十四五”发展规划重点发展领域，推动了产业的发展。中国科研人员在国际生物材料领域的参与度快速上升，彰显了我国在该领域的国际影响力。科研人员正逐步转变研究导向，从单纯注重论文发表转向致力于解决实际临床需求，着重强调研究成果的实际运用及转化。这一转变将有助于促进中国生物材料产业的持续发展，并提升其在全球市场中的竞争力。

    构建健全完善的科学体系  拓展生物材料应用领域

    组织诱导性材料是张兴栋院士团队研究的整体指导思想，一直引领着他们奋勇向前。“中国在生物材料领域的起步较晚，但发展迅速，我们的研究已得到了国际认同，组织诱导性生物材料的概念已被正式列入‘21世纪生物材料定义’，这标志着学科发展的重要成就。”张兴栋院士指出，当前行业内迫切需要构建一个健全且完善的科学体系，以攻克组织诱导性生物材料的科学基础问题。与此同时，还需加大力度研发更多种类的组织诱导性生物材料，诸如关节角膜、管腔组织、生物功能皮肤等所需的材料。此外，还需积极探索这些材料在美容产品、临床诊疗等多个领域的应用前景。

    张院士表示，如何将科研成果高效转化为实际应用产品，并进一步推动其市场化进程也是一项挑战。以往产业化模式侧重于产品的生产制造与销售，而对于商品化的其他核心要素，例如包装设计的合理性及使用的便捷性等，未能予以足够关注。鉴于此情况，团队正在积极探寻解决方案，以更好地适应市场需求，降低消费者的使用难度。研究人员的目标不仅在于在基础研究领域实现创新性突破，亦在于确保产品能够成功应用于临床，充分契合市场需求，从而真正实现科研成果的有效转化与产业化。未来，张院士及其团队将持续致力于生物材料领域的科学研究，立足生物材料前沿，充分利用我国前沿研究的优势，跨越式地构建国际领先的生物材料科学与产业体系，并将提供科学与工程基础，从源头改变我国高技术生物材料依靠进口的局面。