賦能醫(yī)藥器械：90后首席科學(xué)家與他的柔性電子材料

組織和器官的修復(fù)與再生是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的治療手段（如器官移植等）能夠部分克服組織缺損帶來的功能障礙，但存在著機(jī)體免疫排斥反應(yīng)、供體來源稀缺和二次創(chuàng)傷等諸多缺點。盡管近年來組織工程技術(shù)已得到長足進(jìn)步，但利用人工合成材料模擬復(fù)雜的組織微環(huán)境，重構(gòu)組織和器官用于臨床治療的技術(shù)仍存在較多瓶頸與挑戰(zhàn)。例如，現(xiàn)有的組織再生材料無法監(jiān)測和控制移植后工程器官的功能。

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利用先進(jìn)的生物材料、微流控以及傳感器技術(shù)，將能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的再生微組織體外培養(yǎng)和藥物的可控釋放，有望為組織器官損傷修復(fù)領(lǐng)域提供創(chuàng)新解決方案。然而，傳統(tǒng)的電子電路最大缺點在于其生物相容性差和機(jī)械特性與人體器官不匹配。例如，最常見的植入式設(shè)備（如起搏器）自身剛性較大，其植入手術(shù)會傷害軟組織并引發(fā)免疫反應(yīng)。

生物可降解柔性電子材料用于藥物控釋和組織再生

液態(tài)金屬-高分子復(fù)合柔性電子材料的體內(nèi)植入是柔性電子領(lǐng)域的前沿方向，能夠通過原位電刺激實現(xiàn)不同的生理功能，如生物信號檢測、細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)染，藥物遞送等。可生物降解的液態(tài)金屬-高分子復(fù)合柔性電子材料為器官再生與修復(fù)提供了巨大的想象空間。這個項目將通過微電極陣列設(shè)計和先進(jìn)的刺激響應(yīng)材料，實現(xiàn)空間、時間和劑量等多維度的藥物遞送，調(diào)控器官的培養(yǎng)與再生。

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因此，基于柔性電子材料的組織再生器件是一種利用新型生物材料所制的醫(yī)療器械，它們可以幫助修復(fù)人體組織損傷，提高治療效果。這個項目整體更像是出自科幻小說里描述的概念，研究的是用于治療、修復(fù)或替換病損組織、器官或增進(jìn)其功能的新型智能生物材料，有著巨大的臨床治療需求。

談及近日獲批國家重點研發(fā)計劃“高端功能與智能材料”專項的項目“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”，羅智副教授侃侃而談，詳細(xì)介紹了這一項目及相關(guān)研究過程：這是一個高度交叉的學(xué)科方向，它在涉及新材料的開發(fā)和生物醫(yī)藥等多個領(lǐng)域同時，也具有廣泛的應(yīng)用范疇。例如，新材料的開發(fā)，包括具有生物可降解的醫(yī)用材料和柔性電子材料；材料的生物醫(yī)藥應(yīng)用，包括藥物遞送到組織工程等。

因此，這個項目涵蓋了各個不同方向的前沿，整合到一起之后是一個更加先進(jìn)、交叉的科研課題。羅智團(tuán)隊的愿景是想要開發(fā)一種和生物體相容的柔性電子材料，能夠用于疾病的治療，比如能局部給予人體組織一些電刺激，同時釋放藥物，促進(jìn)受損器官的修復(fù)，從而有效改善患者的健康狀況。

關(guān)于對科技發(fā)展的影響，羅智說道，把柔性電子和組織工程及藥物遞送結(jié)合的并不多，這幾個方面的研究在國內(nèi)外都還是方興未艾發(fā)展的狀態(tài)，目前只有少量研究。“對于促進(jìn)科技的發(fā)展，我想在柔性電子生物材料及生物醫(yī)藥方面都會有所幫助，有望解決諸多臨床難題。這個項目是國家重點研發(fā)項目的主要方向之一，順應(yīng)國家戰(zhàn)略的需求?！?/span>

羅智團(tuán)隊的目標(biāo)很明確，就是希望這個項目能為生物醫(yī)藥科技的發(fā)展盡綿薄之力。他說，目前由各類疾病、衰老、創(chuàng)傷導(dǎo)致的器官喪失或功能損傷是生物醫(yī)藥和健康領(lǐng)域面臨的最難克服的問題之一。作為全球人口基數(shù)最高的國家，我國對組織和器官的修復(fù)與再生有著龐大醫(yī)療需求。年均數(shù)千億元的醫(yī)療開銷為社會保障體系及國民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大負(fù)擔(dān)，這也一定程度上決定了科研工作者的研究方向。

羅智副教授的求學(xué)之路比較順利，一路走來，他勤耕不輟，取得了不斐的成績。他在國外拿到了瑞士洛桑聯(lián)邦理工（EPFL）優(yōu)等博士學(xué)位（PhD with Distinction），以及一個針對博士后等青年科學(xué)家的瑞士聯(lián)邦人才計劃。在歐洲本科畢業(yè)后直接攻讀博士的人不多，因此他在當(dāng)?shù)乜蒲嘘犖橹兴闶潜容^年輕的一批。他說：“求學(xué)之路雖然漫長也辛苦，但總體還算一路坦途，我也心存感恩?！?/span>

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科研路漫漫，任重而道遠(yuǎn)。羅智團(tuán)隊在科研的過程中也有苦有樂，苦味常有，而樂則是跨越挑戰(zhàn)后的成就感。他回憶起有一次在做大型動物實驗的時候，因為缺少相關(guān)文獻(xiàn)和經(jīng)驗，且動物實驗周期較長，時間有限，試錯機(jī)會較少，因此時常要承受巨大的壓力。之前沒有人做過這個方向，他們是在挑戰(zhàn)“無人區(qū)”，摸著石頭過河。他們最終向不同領(lǐng)域的專家去請教，拜訪了十多位不同方向的醫(yī)生與教授，并勇于嘗試，才解決了問題。羅智說道：“我覺得做科研最重要的是不怕失敗，不斷探索，一定要有必勝的信念，要在黑暗中尋找突破口。不要害怕去尋求幫助，畢竟科學(xué)要站在巨人的肩膀上，相信最終一定會獲得勝利。”

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除了最近獲批的項目外，羅智團(tuán)隊在科研之路上還在不斷前行，實驗室有兩個全新的研究方向：第一是開發(fā)生物醫(yī)藥材料創(chuàng)新的表征技術(shù)手段。這一部分將會依托于中國中子散裂源的大科學(xué)裝置，這是國內(nèi)首個中子散射儀器裝置，研究所位置在東莞。第二是針對一些特定疾病的治療，研究如何讓藥物更好的到達(dá)患者體內(nèi)，進(jìn)而被吸收和利用。譬如糖尿病患者需要胰島素，但打針會對患者造成很大的痛苦，羅智團(tuán)隊嘗試開辟口服藥，達(dá)到和注射藥物同樣的效果。如果成功研發(fā)，將會為許多患者減輕治療的痛苦，跨出巨大的一步。

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對于今后的科研愿景，羅智想首先將“基于柔性電子材料的藥物控釋和組織再生器件”項目完成，在三年內(nèi)構(gòu)建出一套全新的器件，實現(xiàn)在大型動物體內(nèi)移植的目標(biāo)?！拔覀冮L期的愿景其實是能盡快在人體中植入器件，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。但是醫(yī)藥器械的開發(fā)周期是很長的，大部分都是十年為單位，需要全面的研究，充分證明其有效性、可靠性和安全性，最終才能到人體去做實驗。我們會傾盡全力，朝夢想邁進(jìn)，從而實現(xiàn)這一目標(biāo)?！?/span>

資料來源：南方科技大學(xué)官微