血管，就(jiù)是人(rén)和動物體(tǐ)内血液流通的管道。如(rú)果不是潛心研發人(rén)工血管，中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院的歐陽晨曦教授也(yě)不會想明白，為(wèi)何臨床用了(le)幾十年的人(rén)工血管效果總是差強人(rén)意，為(wèi)何人(rén)工血管要兼顧抗炎、抗栓、不怕紮、有彈性、耐老化(huà)等諸多特性。

圖為(wèi)人(rén)工血管樣品。

首次進入臨床

獲主刀醫(yī)生(shēng)認可

去年底，一(yī)位64歲男性因巨大腹主動脈瘤合并雙側髂内動脈瘤在中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院手術。術中，該院血管中心主任舒暢教授帶領團隊用聚氨酯人(rén)工血管置換了(le)患者的腹主動脈。經随訪，患者基本康複。

這(zhè)台手術最吸引人(rén)的是術中采用的人(rén)工血管，這(zhè)是中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院血管外科歐陽晨曦教授與武漢紡織大學教授徐衛林經十五年研發而成的聚氨酯人(rén)工血管，這(zhè)也(yě)是它首次用于腹主動脈置換術。

該患者瘤頸扭曲成角，目前流行的腔内治療不僅難度大、費用高，手術效果也(yě)難以保證，且雙側髂内動脈無法保留。而開放(fàng)手術可以在矯正瘤頸成角的同時(shí)徹底切除腹主動脈瘤。結合患者的病理(lǐ)特點，舒暢教授決定采用人(rén)工血管來(lái)替換病變血管。

手術中，醫(yī)生(shēng)團隊從主動脈阻斷到人(rén)工血管完全置換完畢并且開放(fàng)循環，僅用了(le)75分(fēn)鍾，術中未輸血。術後，舒暢教授對人(rén)工血管的抗滲血效果、易縫合性能(néng)與防滲血性能(néng)給予了(le)高度評價。患者第二天即轉出監護病房(fáng)，術後很快(kuài)出院。

“聚氨酯人(rén)工血管”柔順性好(hǎo)(hǎo)，防針眼滲血和抗凝血效果好(hǎo)(hǎo)，且具有一(yī)定抗感染作(zuò)用。左圖為(wèi)産品小樣電鏡掃描圖，右圖為(wèi)模型示意圖。

巨大臨床需求

需要優質産品滿足

歐陽晨曦介紹，不隻是主動脈夾層和腹主動脈瘤等主動脈疾病，還有冠脈搭橋手術、血液透析患者動靜脈造瘘等，如(rú)果能(néng)有性能(néng)優異的人(rén)工血管，這(zhè)些(xiē)疾病的治療都會變得更加輕松。依據中國患者數量估算(suàn)，到2023年，中國人(rén)工血管市(shì)場(chǎng)年需求量約為(wèi)283萬根，按照每根2萬元測算(suàn)，可産生(shēng)566億元經濟效益。

此前，臨床大多使用進口人(rén)工血管，治療費用較高，令不少患者失去了(le)治療機會。更為(wèi)重要的是，進口人(rén)工血管也(yě)不夠完美。例如(rú)，有些(xiē)人(rén)工血管雖然足夠結實，但(dàn)防滲血性能(néng)差，一(yī)台手術往往要多花費1小時(shí)~2小時(shí)用于止血，給手術操作(zuò)者帶來(lái)不少困擾。再比如(rú)，臨床需要耐壓性能(néng)更好(hǎo)(hǎo)的大口徑人(rén)工血管，因擔心出現(xiàn)動脈瘤，幾乎沒有廠家生(shēng)産。

“我們的患者數量龐大，因此我們需要研發本土(tǔ)人(rén)工血管，這(zhè)樣才能(néng)依據我們的患者需求進行調整，才能(néng)降低(dī)治療費用，讓更多患者受益。”歐陽晨曦說(shuō)。

圖為(wèi)人(rén)工血管樣品。

三層仿生(shēng)工藝

實現(xiàn)“剛柔并濟”

人(rén)工血管看起來(lái)似乎沒什(shén)麽技術含量，投身(shēn)其中十五年的歐陽晨曦卻很清楚，讓人(rén)工血管像真的血管那樣完美，其實相當困難。

早在1952年，國外學者Voorhees首次研制出維綸人(rén)造血管，并于次年用于臨床。之後，各國醫(yī)學科研人(rén)員(yuán)研發人(rén)工血管的念頭就(jiù)未曾中斷。經過幾十年摸索，人(rén)工血管的研發方向越來(lái)越清晰，它應該同時(shí)具備良好(hǎo)(hǎo)的組織相容性、血液相容性，有不易形成血栓、性能(néng)穩定、可塑性好(hǎo)(hǎo)、力學強度好(hǎo)(hǎo)、有彈性等特點。

然而什(shén)麽材料才能(néng)同時(shí)具備這(zhè)些(xiē)特點呢(ne)？從滌綸、聚氨酯到蠶絲，人(rén)們嘗試使用的材料五花八門。歐陽晨曦舉例，聚氨酯材料生(shēng)物相容性良好(hǎo)(hǎo)，抗炎性能(néng)優異，植入動物體(tǐ)内産生(shēng)的局部排斥反應輕微，不容易與周圍組織粘連，然而它的強度不夠，無法像天然血管那樣結實耐用。滌綸材料也(yě)曾用于人(rén)工血管，它具有更好(hǎo)(hǎo)的強度，但(dàn)防滲血性能(néng)差，植入後會不斷滲血，術後更是會有嚴重的組織粘連。還有桑蠶絲，由于難以抵抗血液的浸潤和腐蝕，植入體(tǐ)内短短一(yī)年就(jiù)可能(néng)發生(shēng)破裂。

此外，還有很多血管天然具備的素質，人(rén)們早就(jiù)習以為(wèi)常，但(dàn)在研制人(rén)工血管的時(shí)候，就(jiù)必須認真考慮。比如(rú)，開發大口徑人(rén)工血管，彈性是需要認真考慮的，畢竟人(rén)體(tǐ)需要大血管幫助調節血壓；用于動靜脈造瘘的血管，需要在經受反複穿刺後仍不老化(huà)、不滲血。

不隻是血管本身(shēn)，血液也(yě)是必須考慮的因素。血液很“嬌氣”，一(yī)旦它把人(rén)工血管設定為(wèi)異物，就(jiù)會發生(shēng)炎症反應，進而形成血栓。

綜合考慮了(le)上(shàng)述各種因素，潛心研究多年後，歐陽晨曦和徐衛林教授一(yī)起，創造性地将聚氨酯和滌綸作(zuò)為(wèi)基本材料，模仿人(rén)體(tǐ)血管的三層結構，制造出了(le)與人(rén)體(tǐ)血管結構相似、功能(néng)相近的高仿生(shēng)人(rén)工血管。

“聚氨酯人(rén)工血管”模拟人(rén)體(tǐ)血管的三層結構。

臨床前實驗

用數據給出答(dá)案

人(rén)工血管能(néng)否用于臨床，歐陽晨曦團隊在一(yī)系列基礎和臨床前研究中不斷摸索前進。

在表面結構研究中，他們利用紡絲工藝優化(huà)完成的人(rén)工血管内外表面，可使人(rén)工血管内表面内皮攀附良好(hǎo)(hǎo)。在血管中層的制作(zuò)中，他們加入滌綸線編織層，使人(rén)工血管的抗斷裂能(néng)力顯著提高。在編織層選擇聚氨酯作(zuò)為(wèi)複合層，使人(rén)工血管具有良好(hǎo)(hǎo)的回複性能(néng)。

此外，還有順應性、滲水性、血管撕裂性能(néng)、耐穿刺性能(néng)、抗老化(huà)性能(néng)等，一(yī)系列數據都得到滿意答(dá)案後，團隊将人(rén)工血管用于實驗動物，經長期觀察證實它擁有很好(hǎo)(hǎo)的組織相容性。

據歐陽晨曦介紹，接下(xià)來(lái)将由阜外醫(yī)院作(zuò)為(wèi)牽頭單位，國内10多家知名醫(yī)院參與，正式進行該人(rén)工血管的臨床試驗。預計将在2年時(shí)間(jiān)内完成200多例臨床研究。如(rú)能(néng)最終實現(xiàn)産品上(shàng)市(shì)，這(zhè)一(yī)材料學上(shàng)的創新(xīn)将徹底改變統治全球60多年的以滌綸和ePTFE（聚四氟乙烯）為(wèi)主要材料的人(rén)工血管産品。

科研述評：醫(yī)學創新(xīn) 試錯機會并不多

中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院

血管外科  歐陽晨曦    

醫(yī)生(shēng)遠(yuǎn)比一(yī)般人(rén)更了(le)解患者和臨床的需求。而患者需求就(jiù)是醫(yī)學科研的重要方向之一(yī)。有了(le)研發的方向，接下(xià)來(lái)，循着想法開始做基礎研究，轉化(huà)成産品，再回到臨床上(shàng)應用調适，最終産業化(huà)，這(zhè)是一(yī)個(gè)漫長又艱難的過程。

醫(yī)生(shēng)可以有豐富的臨床經驗和紮實的基礎研究功底，但(dàn)材料學、工程力學等工科領域，始終是醫(yī)學科研人(rén)員(yuán)的“短闆”，因此好(hǎo)(hǎo)的醫(yī)工結合創新(xīn)，無論“醫(yī)”還是“工”都需要優秀的團隊。

醫(yī)生(shēng)做科研也(yě)許很在行，但(dàn)與投資人(rén)接觸，讓科研成果在臨床轉化(huà)的過程中，獲得更多人(rén)員(yuán)、技術、資金(jīn)支持，是很多科研人(rén)員(yuán)比較犯怵的。幸運的是，無論是國家、各大科研院校(xiào)還是醫(yī)療機構，對于科研創新(xīn)的支持力度都在不斷加強。以中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院為(wèi)例，成立的科研轉化(huà)平台為(wèi)醫(yī)生(shēng)做科研、做轉化(huà)提供了(le)很多便利條件，讓投身(shēn)科研的醫(yī)務(wù)工作(zuò)者沒有後顧之憂。

上(shàng)述創新(xīn)環境、合作(zuò)團隊等是所有科研創新(xīn)共同面臨的問題，會有各方人(rén)員(yuán)共同努力來(lái)解決。而在醫(yī)療行業創業，我們還需要面臨一(yī)個(gè)獨特的困難——醫(yī)學創新(xīn)幾乎沒有“試錯”機會。

醫(yī)療行業是一(yī)個(gè)技術門檻很高的行業，每一(yī)個(gè)新(xīn)産品、新(xīn)技術、新(xīn)理(lǐ)念走向臨床，都會直接關(guān)系到萬千患者的生(shēng)命健康。整個(gè)研發過程無比漫長，像一(yī)個(gè)巨大的時(shí)空盲盒，不到最後一(yī)刻，産品是好(hǎo)(hǎo)是壞誰也(yě)說(shuō)不清。而一(yī)旦結果不好(hǎo)(hǎo)， 根據市(shì)場(chǎng)反饋來(lái)調整的機會幾乎為(wèi)“零”。

因此，在醫(yī)學創新(xīn)前期的研發過程中，每一(yī)步、每一(yī)個(gè)環節都需要反複求證、謹慎行事(shì)。否則，從基礎試驗、臨床試驗，甚至到産品轉化(huà)前，都可能(néng)被畫上(shàng)終止符。

在創新(xīn)中，科研人(rén)員(yuán)除了(le)可以借助中國醫(yī)學科學院阜外醫(yī)院科研轉化(huà)平台等院内力量外，還可以有其他選擇。目前，CDMO、CRO、SMO等第三方企業組織形式的快(kuài)速發展，可以為(wèi)産品研發的每個(gè)環節進行把控與驗證，為(wèi)那些(xiē)有創新(xīn)想法和點子(zǐ)卻無法進行成果轉化(huà)的科研人(rén)員(yuán)，提供從産品工藝開發、原材料篩選、樣品生(shēng)産、注冊檢驗、臨床評價等方面全方位的服務(wù)與指導，大大縮短了(le)從想法變成現(xiàn)實的時(shí)間(jiān)。可以解決科研人(rén)員(yuán)的後顧之憂，提高科技成果轉化(huà)效率，解決目前國家所面臨的科技成果轉化(huà)率低(dī)等問題，将加速推進具有自主知識産權的國有産品上(shàng)市(shì)。