生物材料行业研究

图片来源@视觉中国文丨梧桐树资本一.报告结论1. 创伤修复产品为生物医用材料的重要分支领域生物医用材料应用范围广泛，当前最热门的应用领域为骨科、心脑血管、口腔与眼科和创伤修复四大领域。创伤修复生物材料主要用于创伤预防、护理、止血、治疗、修复等领域。我国每年因创伤就医患者数高达6200万人次，其中致死人数达70～80万。创伤修复产品有着巨大的临床需求。2. 创伤修复产品种类繁多，不同细分领域各有机会创伤修复包括高端敷料、可吸收止血材料、皮肤修复、硬脑膜修复、疝修复等细分领域，由于其极高的技术壁垒和市场准入壁垒，国产厂家相对起步较晚，国内市场多数领域被进口品牌所占据。但是近年也涌现出一批优秀创业公司，在资本的助力与市场推动下，越来越多的国内企业逐步追赶成长起来。3. 限价控费的政策主旋律背景下，创伤修复行业仍具备投资机会国内目前对于高值耗材的控费力度不断加大，同质化的产品医院的招标控制非常严格，甚至不准许新的品牌招标入院，而由于耗材费用的控制，医院使用量大的产品降价压力极大，一些高端的新产品往往由于价格劣势也很难快速占领市场。尽管如此，面对巨大的国内市场需求，创伤修复领域一些优秀的国内企业，仍会迎来巨大机会。国内已经出现昊海生科（688366）、正海生物（300653）、冠昊生物（300238）、佰仁医疗（688198）等优秀上市公司，但是整个市场的市场格局还比较分散。对于一些凭借不断技术投入后掌握了先进的生物材料技术平台型的公司、或者是市场策略灵活、学术推广能力强、某个细分领域产品具有创新和领先性的公司，将成为资本追捧的对象。二.创伤修复生物材料产品概述（一）创伤的概念创伤是指人体受到外界某些物理性、化学性或生物性致伤因素作用，引起体内组织结构的破坏。分为闭合性创伤和开放性创伤。伤口可以根据创伤和手术污染程度进行分类，分为三类：创伤修复是指机体由于外伤或其他原因造成皮肤等组织出现离断或缺损后,局部组织通过再生、重建进行修补恢复的一系列病理、生理过程。创伤修复过程大致分为3个阶段：（1）止血和炎症反应阶段；（2）细胞增殖分化阶段；（3）组织重建或瘢痕形成阶段。理想的创伤修复材料是组织相容性好，植入或覆盖创面不与机体发生不良反应，且能治疗或代替机体中的缺损组织，促进创伤愈合和修复的一类医用生物材料。创伤修复产品主要用于治疗、修复和替换人体组织、器官或增进其功能，主要包括敷料类产品、止血材料产品以及组织修复类产品。（二）创伤修复生物材料行业概况生物医用材料是用来对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料。这类材料与人体组织、体液或血液拥有好的生物相容性、生物功能型以及良好的可加工型，制成医用产品可用于维护生命功能、修复、替换后或补偿人体器官功能。生物医用材料应用范围广泛，当前最热门的应用领域为骨科、心脑血管、口腔与眼科和创伤修复四大领域。其中全球生物材料以骨科和心血管两类产品的需求最大，共占全球生物医用材料市场近80%的份额。随着我国人口老龄化趋势加剧和消费升级、健康意识增强，生物医用材料在医疗行业的前景极为广阔。图：生物医用材料主要应用领域资料来源：前瞻产业研究院近年来，随着城市现代化建设进程的加快，我国各类创伤事件的发生率显著增加。每年因创伤就医患者数高达6200万人次，其中致死人数达70～80万。因严重创伤常常造成多器官、多系统的损伤，伤者危及生命。创伤修复不仅包括细胞的增殖、分化和迁移,还涵盖了不同类型细胞、酶和结构蛋白质等的形成,是个涉及到发育学、细胞生物学、生物材料学、分子生物学和临床医学等多学科的研究领域。创伤修复生物材料主要用于创伤预防、护理、止血、治疗、修复等领域。创伤修复材料有很多品种,其中生物材料类就有上百种,1800余种制品,国内已发出60多个生物品种,400多种制品。随着时代的进步,患者对创面修复的要求也越来越高,不仅要提高创伤面愈合的速度,不留疤痕,还要在愈合过程中减少疼痛感,无不良反应,愈合后不影响容貌等。因此,修复材料的形态和功能应该也是多种多样的。（资料来源: 郑少东等，动物皮在创伤修复及止血材料中的应用）因此总体上，创伤修复生物材料领域市场前景广阔，但是进口厂商占据中高端市场，市场占有率高，国内厂商主要在低端市场，竞争激烈，产值低（1000万-1亿）、产品单一、技术含量低。国内出现不乏昊海生科（688366）、正海生物（300653）、冠昊生物（300238）等优秀上市公司，但整体上国内企业的产品性能及市场份额还需进一步加强和提升。而这一现状，也正式潜在的创业和投资机会所在。（三）行业产业链生物医用材料上游领域包括金属、陶瓷、高分子聚合物、动物活性组织等生产厂商，其应用领域主要在临床各个手术科室。创伤修复生产医用材料，其上游材料主要是高分子材料、天然生物材料以及化学试剂等，国内市场化程度较高，属于充分竞争行业。创伤修复生物材料主要应用在临床皮肤科、神经外科、烧伤科、骨科、心外科、整形外科等各个手术科室。随着经济发展和技术的进步，国内医疗美容行业逐渐成熟，整形美容观念正在逐渐被社会大众所接受，医学美容对于创伤修复材料的需求逐年增长，有着不小的市场潜力。图：生物医用材料产业链资料来源：赛瑞研究三. 敷料市场现状及投资机会（一）敷料概念与分类敷料是用于伤口的覆盖物或称为保护层，在伤口愈合与治疗过程中可以替代受损皮肤得到暂时性的保护作用，避免或控制伤口感染，提供受创表面适合的愈合环境。伤口护理产品主要包括两部分：提供干性愈合环境的传统敷料和提供湿性愈合环境的高端敷料(备注:严格意义上来说,高端敷料除了湿性敷料,还有生物敷料,抗菌敷料等,湿性敷料具体代表性，但高端敷料不完全等于湿性敷料)。相对于存在多种弊端的传统敷料，以湿性伤口愈合理论为基础的高端敷料，作为加快愈合的有效方式被广泛接受。在湿性环境下，伤口局部湿润，不会形成结痂；敷料不会与伤口新生肉芽组织粘连；密闭性和半密闭性的敷料，减少伤口感染的机会；无需频繁更换敷料，创造了接近生理状态的愈合环境，细胞分裂增殖速度快。传统敷料，主要为纱布类敷料，一般会保持伤口干燥，破坏健康的生长因子，容易粘连在新生组织上，在敷料去除时导致伤口二次创伤。相比之下，湿性敷料更换频率更少，在更换时可以减轻伤口的疼痛感。这些敷料在治疗难以愈合的慢性伤口上有着传统敷料无法比拟的优势。图：敷料的分类各种高端敷料的出现，主要是为了解决慢性伤口愈合的难题。慢性和复杂伤口代表着全球医疗领域面临的最大挑战。它们很难治愈，需要长时间治疗，可能导致死亡、截肢等严重并发症。大多数慢性伤口是基层医疗环境恶劣导致的。由于血液循环不畅，老人、糖尿病人、免疫抑制疾病的人慢性伤口和其他皮肤病，如压疮（褥疮）、静脉淤血性溃疡和糖尿病溃疡的发病率上升。这些慢性伤口极大的增加了护理的成本，降低了病人的生活质量。主要高端敷料的特点及应用情况如下：图：高端敷料的特点及应用资料来源：公开资料整理（二）高端创伤敷料的市场需求目前创伤敷料的使用主要集中在手术后伤口护理、烧伤、外部创伤和长期不愈性溃疡等 4个方面，其基本的需求状况如下：（1）手术后伤口占皮肤损伤护理的比例最大，全球每年有超过 1 亿人次手术病例需要伤口护理。外科手术创伤敷料的年增长率在3.1%左右。（2）烧伤的危害程度基本有 3 种情况，即轻微烧伤、需医学处理烧伤和在医院完成治疗全过程的烧伤。轻微烧伤需经医生处理，伤口愈合过程基本在家庭中进行，这种烧伤病人每年在330万人次左右。医学处理的烧伤病人超过630万人次/年。在医院全程治疗的烧伤病人相对较少，但它需要高端的创伤护理，费用昂贵。依据世界卫生组织（WHO）的统计报告，烧伤危害仍是威胁人类健康的主要原因之一，全球每年烧伤敷料市场也达50亿美元。（3）外部创伤即由外部因素造成的创伤，全球每年大约有150万人，考虑到划伤造成的危害，外部创伤人数应在1 900万人次/年左右。（4）长期性创伤一般愈合时间长，需要精心护理。比如，目前全球褥疮患者达740万人/年，静脉曲张溃疡患者1 100万人/年，糖尿病并发症溃疡病人有1 320万人/年之多。（资料来源：芦长椿，高端创伤敷料技术与市场的最新进展）近年来，全球医用敷料市场规模基本保持稳定。2014-2018 年，全球医用敷料市场规模由 111.00 亿美元增长至 121.58 亿美元。随着全球人口老龄化问题的日益突出和由此带来的溃疡、褥疮等病症患者的增加，全球医用敷料市场需求将持续增长。BMI Research 预计，全球医用敷料市场销售收入规模将于 2019年达到 124.83 亿美元，于 2020 年达到 132.84 亿美元。图：全球医用敷料市场规模 资料来源：稳健医疗招股书图：我国医用敷料市场规模资料来源：稳健医疗招股书而随着国内市场需求的不断扩大，大型医用敷料出口企业纷纷加大了国内市场开拓力度，国外厂商也逐步推行中国市场的本土化策略。根据 BMI Research 的预计，我国医用敷料市场规模将于 2019 年达到 73.12 亿元，于 2020 年达到 82.25 亿元。全球市场中，高端敷料占比超过50%，而我国高端敷料市场起步较晚，目前医用敷料市场中高端敷料占比不超过20%，且市场份额主要被海外敷料巨头所占据。随着国内企业技术不断创新、研发能力不断提升，国内医用敷料产业逐渐向高端市场转移，高端医用敷料具有减轻换药痛苦、缩短愈合时间、减少换药次数等特点，多功能、新材质、高附加值的医用敷料的需求不断扩大，高端医用敷料产业迎来良好发展机遇。图：全球高端敷料市场格局资料来源：公司年报，公开资料整理资料来源：公司年报，公开资料整理（三）高端创伤敷料的投资机会近年来，从全球趋势来看，下游市场对多功能、新材质、高附加值的医用敷料的需求日渐迫切，高端医用敷料产业迎来了良好的发展机遇。高端伤口敷料主要针对的是更为复杂的伤口护理，包括慢性伤口、烧伤、复杂手术伤口等，此类伤口通常愈合难度较大、愈合时间较长、对患者而言更为痛苦且可能引发严重的并发症。高端伤口敷料主要以湿性伤口愈合理论为基础，具有减轻换药痛苦、缩短愈合时间、减少换药次数、降低医务人员的劳动强度、降低综合治疗成本、换药操作简便易行等优点。在国内市场上，传统医用敷料仍占主导地位，新型敷料由于价格高，市场普及比较慢，国内市场上高端敷料产品主要来自欧美的行业巨头，国内本土企业的产品很少。中国新型敷料尚处于市场初期阶段，企业在新型敷料的研发方面还处于早期阶段。国内高端敷料主要厂家如下：四.止血材料市场现状及投资机会（一）行业概述出血是创伤发生后最常见的临床表现之一，而出血失控被认为是导致伤员现场死亡的首要原因。在战场、车祸、自然灾难和外科手术等紧急情况下，不可控的大量失血是导致人员死亡的主要原因。在心血管、肝脏和骨科等外科手术过程中，大面积的出血和渗血是外科医生经常遇到的难题，也是导致手术失败的重要原因。此外，因战争而死亡的士兵中，50%是由于伤口的不可控失血原因所导致，尤其是当伤口位于胸、腹、头、颈等不可按压止血的部位时，最容易发生因止血不及时或效果不理想而导致伤员死亡的情况，如何在出血后的黄金时间内，进行有效止血，这是提高受伤人员生存率的关键。图：外科主要止血方法外科手术所使用的不可降解类止血产品，因其长期存在于创面组织，往往会引起机体的应激反应。因此，在完成止血功能后，需要从创面部位二次去除，以减少对机体的后续损伤。可吸收止血材料在完成止血功能后，能够被机体吸收，且不对组织造成毒副作用，例如明胶海绵(粉)、氧化纤维素、壳聚糖、聚乙二醇、凝血酶等。可吸收止血产品能够在较短的时间内促使血液凝固，达到快速止血的目的，同时，还可被机体降解吸收，无需从受伤部位去除。因此，此类止血产品具有重要的应用前景。图：新型止血材料的发展临床应用中，止血材料产品形态一般包括止血纱布、止血海绵、止血粉等。目前全球可吸收止血材料市场规模大约200亿元人民币，我国市场起步较晚，目前市场规模大约35亿元人民币。止血材料的发展经历的传统纱布到可吸收止血纱布、明胶海绵、止血粉、流体明胶等产品形态的发展。不同形态、组分的止血材料其功能及优劣各有不同，但总体上流体类止血材料由于其使用的便利性成为了近年国内临床产品的开发方向。图：国际和我国可吸收止血材料市场格局资料来源：公开资料整理资料来源：公开资料整理（二）可吸收止血材料的分类目前，外科手术常用的可吸收止血材料及产品包括生物制品类、天然高分子类及人工合成类三种主要类型。图：外科手术常用的可吸收止血材料的分类资料来源: 石长灿等，可吸收止血材料的研究与应用进展生物制品类止血材料主要模拟体内生理凝血级联反应的终末阶段，促使纤维蛋白凝块的形成，从而促进血液凝固。当前应用最为广泛且有效的生物制品类止血材料是纤维蛋白胶和凝血酶。目前，医疗市场上纤维蛋白胶产品主要是由纤维蛋白原、凝血酶、凝血因子Ⅷ和抑酶肽这四种组分组成。这种止血材料一般用于手术止血，其它救生场合应用较少，并且传统的纤维蛋白胶机械强度较差，上述因素都使纤维蛋白胶产品的应用范围受到限制。凝血酶是从人体或动物血液中提取的凝血酶原的蛋白水解酶。凝血酶能够直接作用于血浆中的纤维蛋白原，促进纤维蛋白原转化为纤维蛋白，加速伤口表面血液凝固，从而起到止血的作用。目前，凝血酶在临床上，广泛用于包括消化道、外科及妇产科出血等各种原因引起的出血的局部快速止血。但由于其粘附性能不佳，动脉出血或较大面积创伤出血的情况下，凝血酶容易被血流冲刷掉，很难快速完成止血过程。因此，在临床应用方面，凝血酶要与其它止血材料联合使用。天然高分子类止血材料包括胶原类(明胶、胶原蛋白、微纤维胶原) 和天然多聚糖类(纤维素、淀粉和壳聚糖)。此类止血材料虽然不具备生物活性，但可以通过激活血小板，促进血小板聚集;或吸附红细胞，浓缩血液中有效成分;或封堵出血创面，进而达到快速止血的目的。另外，天然高分子类止血材料源于自然界中的动物或植物，具有良好的生物相容性，并且其成本低廉，加工工艺简便。胶原广泛存在于动物的结缔组织处，是较早被开发为止血产品的一类材料。为了降低胶原的免疫原性，当前胶原类产品研发的重点主要集中在明胶、胶原蛋白以及微纤维胶原上。明胶是高温条件下胶原的变性产物，大多数明胶不具免疫原性。明胶作为止血材料广泛应用，主要产品包括明胶海绵、明胶纤维、明胶膜等。明胶海绵具有疏松的多孔结构，可以吸收大量血液，通过激活部分凝血因子，激活血小板的附着，从而产生释放反应和聚集。胶原蛋白是胶原的水解产物，具有良好的生物相容性和吸水性，但是其结构较为松散，一般通过各种各样的化学交联的方法，提高其机械性能及生物稳定性。微纤维胶原是由胶原制备成的一类具有网状结构的可吸收止血材料，具有较大的表面积，与血液接触后，血小板会被富集到纤维丝上进而被激活，释放出促凝血因子。微纤维胶原适合用于临床手术中难以结扎的局部出血或渗血、血管丰富部位的大量出血、以及大面积软组织渗血。天然多聚糖具有来源丰富、生物相容性好以及不良反应少等优势。其中，用作可吸收天然多糖类止血材料的主要可分为纤维素、壳聚糖和淀粉三大类。图：主要天然多糖类止血材料资料来源：熊绪琼等，多糖类可吸收止血材料的研究进展人工合成类止血材料多为医用黏合剂，这类止血材料不具有任何内源性止血功能，主要通过在伤口部位发生快速聚合或交联反应，达到快速黏合与封闭受伤组织的目的。常见的人工合成类止血材料有α-氰基丙烯酸酯类组织胶、聚乙二醇类凝胶以及仿多巴胺类凝胶。（三）市场主要止血产品1. 主要产品及厂家国内高端止血材料市场，强生公司速即纱产品年销售额10亿人民币左右，流体明胶年销售额也已过亿；北京泰科斯曼公司的泰陵、北京大清生物公司的大清生物纸、山东赛克赛斯公司的瞬时止血粉产品，年销售规模基本上都在亿元以上级别。国内市场代表性可吸收止血材料厂家如下：图：国内可吸收材料主要厂家不同材料来源的止血产品，其止血机理、降解过程、安全性、使用便利性等功能各不相同，不同类别止血产品参数对比如下：图：不同类别止血产品对比高端止血材料领域，技术壁垒和市场准入壁垒都很高，产品从研发到上市需要较大的资金投入和较长的时间成本，一批优质公司也在不断得到资本的青睐。图：国内主要高端止血材料公司资本化情况五.组织修复市场现状及投资机会目前临床中需求较大且应用较为成熟的组织修复产品主要有皮肤修复、硬脑膜修复、疝修复、神经导管修复、肩袖、耳科修复产品等。图：主要组织修复应用领域（一）皮肤修复1. 皮肤及皮肤修复皮肤覆盖全身表面，是人体最大的器官之一，约占体重的16%，是人体第一道防线。成人男性皮肤覆盖面积约为1.60平方米，女性 约为1.40平方米。皮肤的重量约为体重的14%--16%。皮肤组织常因机械性、物理性、化学性和生物性等因素而产生损伤。对于普通创伤，一般正常机体可以自我修复。然而由于各种原因常常导致皮肤缺损,缺损后自体很难恢复原有的形态和功能,为解决皮肤重构这个问题,人工皮肤成了组织工程研究领域的一个热点。皮肤的层次可分三大部分：表皮、真皮、皮下组织，其间含有神经、血管、淋巴管、皮肤附属器等。图：皮肤的结构及修复2. 人工皮肤发展现状人工皮肤（组织工程皮肤）有着广泛的临床需求，可用于深度烧伤、皮肤溃疡、糖尿病性溃疡、褥疮、创伤引起全层皮肤缺损、切(削）痂创面、切除瘢痕、皮肤肿瘤等领域。我国每年烧伤与溃疡患等皮肤创伤者达1500万人，其中需进行皮肤移植的病例在350万人。烧伤病人平均植皮用量为1500 平方厘米/人，皮肤（包括自体皮肤及人工皮肤）需求量在4亿平方厘米以上，以现有进口产品的价格约200元/平方厘米计算，市场容量可达800亿元。图：组织工程皮肤发展史从 20世纪 80年代至今组织工程技术发展迅速，组织工程皮肤产品也层出 不穷。真正意义上的组织工程皮肤是指由种子细胞和支架材料体外三维构建培养 成的皮肤替代物，但广义的组织工程皮肤还包括仅由细胞组成的组织工程化皮 肤产品和仅由支架材料组成的组织工程化皮肤产品。图：组织工程皮肤类别对于含活细胞的组织工程皮肤产品，一方面存在修复性能不足、细胞来源不稳定和保存时间非常短的硬伤，另一方面不管是消费者还是监管人员对这类产 品还有待进一步的认识和了解。目前，不含细胞的、结构性的皮肤替代物是现在市场发展的主流。图：组织工程皮肤的问题3. 人工皮肤产品情况种子细胞和支架材料体外三维构建培养成的皮肤替代物产品如下：细胞组成的组织工程化皮肤产品如下：仅由支架材料组成的组织工程化皮肤产品如下：（二）硬脑膜修复1. 硬脑膜及人工硬脑膜硬脑膜是紧贴在颅骨内侧和脑组织之间的坚硬膜性组织，是保护脑组织的天然屏障。颅内肿瘤侵蚀、颅脑手术、严重的创伤等因素均可造成硬脑膜缺损，需要使用生物材料来替代和修复缺损的硬脑膜。硬脑膜由厚而坚韧的双层组成：外层是颅骨内骨膜，称为骨内膜层，疏松地附着于颅盖，但在颅缝和颅底附着较为牢固，很难分离；硬脑膜内层较外层厚而坚韧，与硬脊膜在枕骨大孔处续连，称为脑膜层。硬脑膜的两层之间有硬脑膜的血管和神经。图：硬脑膜结构人工硬脑膜是用生物材料制成人体脑膜的替代物，用于因颅脑、脊髓损伤、肿瘤及其他颅脑疾病引起的硬脑膜或脊膜缺损的修补，防止脑脊液外漏、颅内感染、脑膨出、脑粘连和疤痕等严重并发症，以恢复其完整性。2. 硬脑膜修复发展现状1890 年，在颅脑手术中首次应用金箔材料开启了修复硬脑膜的先河，之后橡胶、动物腹膜、动物心包膜、人尸体硬脑膜、硅胶、膨体聚四氟乙烯、动物胶原膜等材料陆续被开发并应用于临床。目前硬脑膜修补材料已达数十种，大致分成自体组织、同种异体组织、异种来源材料和人工合成材料。各种材料特点总结如下：图：硬脑膜修复材料的种类及特点资料来源：王位坐、敖强，硬脑膜修复材料的研究及应用进展在上述 4 大类材料中，异种来源硬脑膜修补材料因原材料来源广泛，且经冻干、交联、脱细胞等处理后其理化性质及免疫原性非常适合临床硬脑膜缺损的修补，目前得到了最广泛的应用。硬脑膜的损伤主要是由颅内肿瘤、脑出血、脑外伤、脑动脉瘤等原因引起，因此可以根据各个疾病发病率、硬脑膜修复比例、价格等数据估算国内硬脑膜修复的市场规模，按照每例3000元左右的出厂价格估算，国内硬脑膜市场规模在30亿人民币左右。而实际上，2017年统计国内主要厂家硬脑膜销售额，国内总销量在15亿人民币左右。图：国内硬脑膜修复理论潜在市场规模数据来源：公开资料整理在国内硬脑膜产品市场上，国产品牌已占据明显优势。除了在价格方面具有优势外，国产的产品更加实用，类型多，比国外更灵活。代表企业包括创业板上市企业冠昊生物（300238）和正海生物（300653）以及北京天新福等。图：国内人工硬脑膜市场格局数据来源：公开资料整理3. 人工硬脑膜产品情况人工合成材料硬脑膜产品：异种来源修补材料硬脑膜产品：（三）疝修复1.疝的概念的分类疝，俗名疝气，即人体组织或器官一部分离开了原来的部位,通过人体间隙、缺损或薄弱部位进入另一部位。图：疝的分类疝可分为脐疝、腹股沟直疝、斜疝、切口疝、手术复发疝、白线疝、股疝等种类。其中腹股沟疝的发病率最高，占整个疝发病数的90%以上。疝气是不能自愈的，早期或有轻度症状时，患者会感到疼痛，下腹坠胀，消化不良和腹泻等症状。病情不断发展后，会造成活动及行走不便。严重者会发生嵌顿，如不及时处理，会造成肠坏死，甚至危及生命，因此要采取及时的治疗措施，手术治疗是最佳方式。2. 疝修复行业发展现状疝是一种不分年龄和种族的多发性疾病，由于腹壁可因先天或后天的多种原因形成某种程度的缺损，当腹压增高时，腹腔内的器官或组织会通过腹壁缺损向外膨出，进入多种类型的非正常部位，造成多种疝。疝给病人带来很大的痛苦，严重影响生活质量且有多种并发症，严重时可危及生命。疝修补材料多元化发展，主要的疝修补材料包括人工材料和生物材料。图：不同材料疝补片及特点复合材料具有两种材料双重优势，可减少聚丙烯用量，在防粘连和抗感染方面显著提升，逐步成为主流应用。异种组织生物材料疝补片以其良好的生物相容性及副反应等优点，正在成为疝补片的发展方向。中国疝病患者人数虽没有确定值，但据资料查询显示每年达300-500万。目前手术是根治疝病的唯一可靠方法，主要分为两种，传统手术（将缺损周围组织缝合修补疝环口）以及现代无张力修补手术（用一种补片材料覆盖缺损修补疝环口）。相对于传统手术，其优势在于创伤小、术后疼痛轻、恢复快、手术操作的学习曲线较短、复发率低，尤其是能将复发率控制在1%以内，并正在逐步取代传统的手术方式，未来发展空间很大。2018年国际腹股沟疝指南指出，人整个一生腹股沟疝的发病率可能比我们统计的要高得多，从男性来说有将近三分之一终生有机会得腹股沟疝疾病，女性也有3-6%。从我国来说，每年有超过100万例的腹股沟疝手术。目前国产疝修补片价格500-1000元，进口品牌价格1000-3000元，也有5000元甚至更贵的产品，以价格1000-1500元计算，市场规模为10-15亿。3. 疝修补片产品情况目前国内有疝补片注册证的厂家30家左右，主要以聚丙烯材料为主。北京天助畅运公司为国内疝补片龙头，销售规模过亿，是国内第一个获得疝补片注册证的企业，目前产品已经升级至复合补片，且品牌、渠道具有一定先发优势。北京大清生物、北京佰仁医疗（688198）、北京博辉瑞进、陕西佰傲再生医学四家公司已经获得生物材料的疝补片注册证，有望在未来的市场竞争中在高端市场赢得竞争优势。进口品牌中美国巴德公司一直为国内市场领头羊，占有大约30%市场份额，强生公司约占15%，其他公司如美国泰科、美国艾瑞姆、德国贝朗、美国库克等，也是疝补片市场中的主要竞争者。图：国内主要疝补片产品及厂家（四）神经导管修复1.周围神经损伤概述周围神经损伤已成为临床上的常见病、多发病。肢体的任何部位损伤都有可能伤及周围神经 ,如肩关节脱位并发腋神经损伤、肱骨干骨折并发桡神经损伤、肘部损伤并发尺神经损伤、桡骨下端骨折并发正中神经损伤、髋关节脱位并发坐骨神经损伤及腓骨小头骨折并发腓总神经损伤等。（资料来源：唐际存，周围神经损伤治疗的现状及展望）创伤是各国普遍面临的重大卫生问题之一，包括高空坠落伤、重大灾难事故死亡等，我国每年因创伤就医高达6200万人次。据统计周围神经损伤在创伤患者中其发生率约为 2.8%，即我国每年约有174万人次周围神经损伤患者。（资料来源：曹舒等，周围神经损伤修复进展）目前，周围神经损伤的修复是临床上显微重建外科的一大难题。对于短距离的神经缺损可采用端-端直接缝合的方法；而对于长距离的神经缺损则需进行神经移植。其中，自体神经移植是临床上用于修复周围神经缺损的“金标准”，但其存在供体来源缺乏、造成供体部位二次损伤或导致供体部位神经感觉功能丧失等缺点；异体神经移植供体来源较广泛，但具有较强的免疫排斥反应。随着组织工程学这一交叉学科的迅速发展，人们开始利用组织学和工程学原理及方法制备神经导管代替自体神经进行神经移植，以达到周围神经缺损的修复及功能重建的目的。（资料来源：罗丽花等，周围神经导管研究与进展）2. 神经导管产品发展现状目前对于周围神经损伤，欧美已开始普及神经修复导管（又称神经修复套接管）的治疗方法，我国国内由于上市产品较少且价格昂贵，目前主要以“自体神经移植”、“异体神经移植”的方法治疗。目前主要神经导管情况如下：图：神经导管产品情况六.创伤修复领域主要公司汇总1. 创伤修复领域上市公司（含新三板）目前国内市场创伤修复生物材料领域的上市公司数量不多，主要有广州冠昊生物（300238）、烟台正海生物（300653）、上海昊海生物（688366）、中国再生医学（8158.HK）等。另外也有一批企业挂牌新三板，主要企业如下：2. 创伤修复领域主要投资标的汇总生物医用材料一直是近年资本关注的热点领域，行业内也出现了一批优秀的创业公司，部分公司也获得多轮资本的投资。由于较高的技术门槛和市场审批门槛，大部分公司项目产品从研发、注册到上市需要较长时间，因此多数创业公司需要多轮的资本注入来维持较长的产品开发与上市周期。反过来，这也成为了获得先发机会公司的竞争优势，后续追赶企业也需要付出同样的资本与时间成本，这也造成部分规模不大但处于成长阶段的项目估值较高。近年来创伤修复领域的主要投资标的整理如下：图：国内创伤修复领域主要投资标的情况七.投资建议总结（一）创伤修复行业特点总结1. 行业市场空间大，具备足够市场潜力我国每年因创伤就医患者数高达6200万人次，其中致死人数达70～80万，全球每年死于创伤的人数超过500万。创伤修复产品有着巨大的市场需求。2. 产品种类繁多，形态和功能复杂多样创伤修复材料有很多品种,其中生物材料类就有上百种,1800余种制品。国内已发出60多个生物品种,400多种制品。行业可划分出多个细分领域，厂商需要专注某个细分领域，更需要产品线丰富才能发展壮大。3. 技术壁垒和市场准入壁垒极高创伤修复材料在满足组织修复、替换等治疗功能的同时，必须保证生物相容性、生物稳定性、无病毒传播风险、合适的降解时间与材料强度、使用便利性等各种条件，对产品的研发、加工及制备工艺有着非常高的要求。此类产品一般为三类，注册周期3-5年甚至更长，产品从开发到上市需要很高的时间成本。4. 政策对行业影响非常大政策的主旋律是限价控费及进口替代。限价控费：耗材取消加成、医院严控耗占比、带量采购、阳光挂网采购、医用耗材编码、按病种付费等一系列政策法规的出台，对于医用耗材的发展产生极大影响，同质化的产品医院的招标控制非常严格，甚至不准许新的品牌招标入院，而由于耗材费用的控制，医院使用量大的产品降价压力极大。进口替代：全国各地区出台一系列政策鼓励医疗机构采购国产品牌，国产品牌需要靠性价比更需要不断创新赢得市场。在不断的去全球化背景下，创新能力突出、成本控制优秀的企业更容易占据一定先机。（二）投资机会1. 从细分领域看，高端敷料领域市场潜力大且进口品牌占据绝对市场份额，国内厂家虽然规模、品牌等存在差距，但也有一些企业在打磨技术产品的同时，凭借灵活的市场策略和不断的学术推广，逐步赢得更多的市场份额；2. 从材料的发展趋势看，异种组织的生物材料在临床应用中具有更多的优势，掌握先进生物材料技术平台的公司，可以开发出一系列不同的组织修复产品，更容易赢得临床和市场的认可；3. 对于在细分领域里产品和技术具备一定领先或创新性的公司，值得持续关注。

【 人物小传 】 王迎军,生物材料科学与工程专家。中国工程院院士,亚太材料科学院院士,国际生物材料科学与工程院终身“Fellow”,中国生物材料学会理事长,中国工程科技发展战略广东研究院院长。现任华南理工大学教授,国家人体组织功能重建工程技术研究中心主任。院士画传(第二十期)弘扬爱国奋斗精神 建功立业新时代广州院士活动中心与新快报联合策划中国工程院院士王迎军:长期以来,生物材料高端成果大多来自美、日、德等发达国家,国内市场也基本被进口产品占领。让中国人用上自己研发的高端生物材料,并且走到国外去,是王迎军近四十年来锲而不舍的追求。而且,她做到了。四十年前的1978年,我国正式恢复硕士研究生招生。王迎军考入著名陶瓷专家刘康时教授门下。一个偶然的机会,她从导师那里听到“生物材料”这四个字,从此深深刻在脑海中。工作后,王迎军在导师的支持下,一头扎进这一神秘领域。只是,她没有想到,这一干就是四十年。上世纪八十年代初的广东,改革开放如火如荼。很多同事离开学校后,工资待遇与高校相比,高出几个数量级。但王迎军对这些似乎没有兴趣,面对企业重金聘请,甚至连她唯一的搭档被企业挖走,她都没有任何犹豫。她沉浸在生物材料的海洋里,自得其乐。经常到了晚上十一二点,肚子咕咕叫起来,才发现忘了吃饭。四十年的坚守,王迎军从一个人、十几平方米的实验室,发展到今天国家人体组织功能重建工程技术研究中心。拥有一支院士领衔,长江、杰青、优青等为骨干的两百多人队伍,实验室面积16000㎡。这支队伍和平台在国际上有着很高的学术影响。在这个平台上,她带领团队原创性研究出类人骨大缺损再生修复体,让骨肿瘤等疾病导致的承重骨大缺损由传统的截肢治疗变为国际前沿的保肢治疗。她研究的抗菌材料可以在杀死细菌的同时,保护正常细胞的成活,且不让细菌产生耐药性,在国际上引起很大反响。她带领团队研究的以大数据、人工智能和先进材料为基础的精准修复成套技术,在临床成熟应用,已让数千例不能治疗的病患群体得到有效治疗。她的每一项国际领先成果都让“中国”这两个字在国际上更为响亮。有人问她,“你的研究为什么总是能成功?你的选题依据是什么?”她说,“其实我的研究只有十分之一是成功的,若没有那十分之九的失败,也就没有这十分之一的成功。我的选题依据其实就是两个字:需求。病人的需求、临床的需求、国家的需求。” 在华工,她是一位倍受学生喜爱的老师。学生们曾评价她有读书人的风骨,学者的严谨,女子的优雅,校长的魄力以及为人师表的风范。这是天赋使然,也是华工和广州这座包容创新的城市给予她的淬炼。2018年10月12日,王迎军卸任校长一职。仅一天的时间,华工学生微博公众号就被刷屏了,阅读量就达到10万+,折射出同学们的不舍、关心,社会各界的评价、赞赏……王迎军感动地说:“这是我得过的最高奖励,我一辈子都不会和我的科研、我的学生分开。”统筹:张英姿 肖 萍 【来源：新快报】版权归原作者所有，向原创致敬

近日，我校刘昌胜院士和王靖教授课题组发现类肝素多糖磺化壳聚糖（SCS）可有效诱导缺血下肢中功能性血管的重建及贯通血流的恢复，并详细解析了其作用机制。这一研究成果以“Sulfatedpolysaccharide directs therapeutic angiogenesis via endogenous VEGF secretion of macrophages”发表于《科学进展》。材料植入体内后会引起炎性反应，其分泌的内源性生长因子对募集内皮细胞并诱导血管新生至关重要。然而，不可控的炎性反应同样会引起瘢痕组织的形成并阻碍新生血管的长入和损伤修复。而通过材料本身的生物学效应可控调节体内微环境，有效诱导原位血管化的形成及其作用机制尚无报道。研究人员发现SCS在无外源性生长因子的参与下，通过调控巨噬细胞向M2极化，刺激其分泌内源性VEGF可有效诱导缺血组织中功能性血管的新生，并且指出磺酸基团和糖链结构对诱导血管新生均十分重要，两者缺一不可。该研究为未来新型促血管化材料的设计及制备提供了新思路。我校材料科学与工程学院博士后俞远满是该成果的第一作者，我校王靖教授、刘昌胜院士是通讯作者。该成果得到了国家自然科学基金委、创新群体、111引智计划等基金的资助。论文链接：https://advances.sciencemag.org/content/7/7/eabd8217

生物医用材料涉及亿万人的健康，是保障人类健康的必需品。生物医用材料的应用不仅挽救了数以千万计人的生命，使疾病得以早期发现和有效治疗，并显著降低了重大疾病的死亡率。在全球，生物材料行业仍保持一定速度增长;2019年全球生物医用材料及其制品行业销售规模约为1808亿美元。生物材料的发展已经有非常长的历史，自人类认识了解材料起，就有了生物材料端倪。早在公元前3500年，古埃及人就利用棉花纤维、马鬃做缝合线，16世纪开始用黄金板修复颚骨，用陶瓷材料做齿根;用金属固定内骨板以及用金属种植牙齿等。随着医学及材料学的发展，尤其是新型材料的研究开发成功，如20世纪40年代高分子材料的大力发展，为生物材料的研究与应用提供了极大的发展机会。现在，我国生物材料行业主要研究方向是再生医学的生物材料及植入器械、生物材料的表面/界面及表面改性、药物/基因控释载体和系统等方面。全球生物材料行业发展现状 销售规模稳重攀升根据iiMediaResearch的数据显示，2013年-2015年，全球医疗器械销售总额先增后减;2016年以来，全球医疗器械销售总额不断增加，同比增长率在5%上下波动。至2019年，全球医疗器械销售总额已达4519亿美元，同比增长率5.63%。预计2020年全球医疗器械销售总额将达4774亿美元，同比增长5.64%。——2019年全球生物医用材料及其制品行业销售规模约为1808亿美元伴随着临床应用的成功，生物医用材料及其制品产业已经形成，它不但是整个医疗器械产业的基础，而且是世界经济中最有生气的朝阳产业之一。国际上、生物医用材料及其制品，如冠脉支架、人工关节、骨科修复材料、种植牙、人工血管、人工神经、人工角膜、人工皮肤以及血液净化器皿等主要产品销售额都在持续增长。根据公开资料显示，国际生物医用材料及其制品占医疗器械产品市场的份额为40%左右，据此计算，2019年全球生物医用材料及其制品行业销售规模约为1808亿美元。——生物高分子材料一马当先根据生物材料种类来看，主要有金属材料、陶瓷材料、高分子材料、生物活体组织等。随着生物材料研究的不断加深以及相关技术逐渐成熟，生物高分子材料目前是生物材料市场最主流的材料，占比高达49%，其次是金属材料，市场份额为25%。——骨科和心血管应用占比达到了73.6%全球生物材料应用产品大致可以区分为七大类，包括骨科、心血管、外科与整形、肠胃、泌尿、伤口照护及其他等。据统计，其中以骨科和心血管两类应用产品的需求最大，分别占全球生物材料市场的37.5%和36.1%，其次以伤口照护和整形外科为主，约占全球生物材料市场的9.6%和8.4%。全球生物材料行业前景预测 2026年全球生物医用材料及其制品行业销售规模将在5571亿美元左右生物医用材料涉及亿万人的健康，是保障人类健康的必需品。生物医用材料的应用不仅挽救了数以千万计人的生命，使疾病得以早期发现和有效治疗，并显著降低了重大疾病的死亡率，同时，它对于改善人们的健康状况和提高生活质量，具有重要的民用价值和社会意义。与此同时，生物医用材料的应用将引起外科领域中组织、器官缺损和功能障碍传统治疗方法和模式的变革，大幅度降低医疗费用，增强对其它相关行业的影响和渗透，将成为材料学、生命科学与医学等学科的强大发展动力，具有重要的行业意义并将带来巨大的经济效益。前瞻根据近年来全球生物医用材料及其制品行业的发展变化预测出2026年全球生物医用材料及其制品行业销售规模将在5571亿美元左右。更多数据请参考前瞻产业研究院《中国生物材料行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》，同时前瞻产业研究院还提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资等解决方案。

近日，中国科学院上海高等研究院研究员李久盛团队与上海交通大学附属第六人民医院、深圳大学和同济大学等多家单位合作，在生物医用材料的研究中取得新进展，研究成果发表在Chemical Engineering Journal上。骨肿瘤是发生于骨骼或其附属组织如骨肉瘤、尤因肉瘤、骨髓瘤等原发性恶性骨肿瘤，多发生于10-30岁左右的青壮年，其恶性程度高、易转移，致残率和死亡率高居不下。尽管生物医疗手术技术、医疗器械以及各种肿瘤靶向药物不断发展更新，针对骨肿瘤的治疗却无显著突破。据调查，术后肿瘤的复发和转移是造成治疗失败的关键原因，特别是大段骨缺损的修复一直是骨科医生面临的难题。研究团队通过在材料表面固定功能性薄膜的方式，设计并制备出抗肿瘤/骨修复协同一体化功能材料。研究针对骨肿瘤治疗的特殊性，将具有良好光热抗肿瘤功能的纳米MoS2与优良成骨功能的硼酸盐生物活性玻璃（BG）结合，构建具有抗肿瘤/骨修复协同一体化治疗的复合材料（MPf-BG）。肿瘤切除手术后植入该支架，可在进行骨修复的同时，通过外界激光强度来控制体内局部温度，以温热灼烧剩余或复发的癌细胞，最终达到抗肿瘤和骨修复协同一体化治疗。研究发现，材料中PLGA、MoS2、BG三种材料优势互补：PLGA将MoS2固定，富集到BG支架的表面，一定程度上提高了光热转换效果；PLGA可减缓纳米MoS2的体内释放行为，在赋予材料长期抗肿瘤性能的同时显著降低了纳米MoS2的体内生物毒性；MPf涂层可有效缓解长久以来BG在降解初期产生的离子突释和生物毒性问题；基底BG比其他陶瓷、高分子、金属材料具有更好的透光性、更小的光能吸收率，进而间接提高了材料的光热抗肿瘤效果；Mo元素是人体必需的微量元素，MoS2的引入协同性地提高了材料的生物性能。该研究在制备抗肿瘤/骨修复多功能材料的基础上，结合生物活性玻璃优良的材料学性能与纳米材料的优异光热抗肿瘤功能，创新设计出多功能材料，可根据临床所需赋予材料的相应功能，有望在组织一体化工程领域发挥作用，也将为生物材料领域研究提供新思路和依据。论文第一作者为上海高研院副研究员王会和研究员曾祥琼等。该研究得到国家青年科学基金、中科院青年创新促进会项目的资助。3D打印多功能骨支架抗肿瘤/骨修复协同一体化治疗论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720310731

近日，中国科学院上海高等研究院研究员李久盛团队与上海交通大学附属第六人民医院、深圳大学和同济大学等多家单位合作，在生物医用材料的研究中取得新进展，研究成果发表在Chemical Engineering Journal上。骨肿瘤是发生于骨骼或其附属组织如骨肉瘤、尤因肉瘤、骨髓瘤等原发性恶性骨肿瘤，多发生于10-30岁左右的青壮年，其恶性程度高、易转移，致残率和死亡率高居不下。尽管生物医疗手术技术、医疗器械以及各种肿瘤靶向药物不断发展更新，针对骨肿瘤的治疗却无显著突破。据调查，术后肿瘤的复发和转移是造成治疗失败的关键原因，特别是大段骨缺损的修复一直是骨科医生面临的难题。研究团队通过在材料表面固定功能性薄膜的方式，设计并制备出抗肿瘤/骨修复协同一体化功能材料。研究针对骨肿瘤治疗的特殊性，将具有良好光热抗肿瘤功能的纳米MoS2与优良成骨功能的硼酸盐生物活性玻璃（BG）结合，构建具有抗肿瘤/骨修复协同一体化治疗的复合材料（MPf-BG）。肿瘤切除手术后植入该支架，可在进行骨修复的同时，通过外界激光强度来控制体内局部温度，以温热灼烧剩余或复发的癌细胞，最终达到抗肿瘤和骨修复协同一体化治疗。研究发现，材料中PLGA、MoS2、BG三种材料优势互补：PLGA将MoS2固定，富集到BG支架的表面，一定程度上提高了光热转换效果；PLGA可减缓纳米MoS2的体内释放行为，在赋予材料长期抗肿瘤性能的同时显著降低了纳米MoS2的体内生物毒性；MPf涂层可有效缓解长久以来BG在降解初期产生的离子突释和生物毒性问题；基底BG比其他陶瓷、高分子、金属材料具有更好的透光性、更小的光能吸收率，进而间接提高了材料的光热抗肿瘤效果；Mo元素是人体必需的微量元素，MoS2的引入协同性地提高了材料的生物性能。该研究在制备抗肿瘤/骨修复多功能材料的基础上，结合生物活性玻璃优良的材料学性能与纳米材料的优异光热抗肿瘤功能，创新设计出多功能材料，可根据临床所需赋予材料的相应功能，有望在组织一体化工程领域发挥作用，也将为生物材料领域研究提供新思路和依据。论文第一作者为上海高研院副研究员王会和研究员曾祥琼等。该研究得到国家青年科学基金、中科院青年创新促进会项目的资助。3D打印多功能骨支架抗肿瘤/骨修复协同一体化治疗

《中国经济周刊》记者 罗赟｜全国两会报道“禁塑在缓解塑料污染上一定起到很大的作用，但只‘禁’不‘替’并不能从源头上解决白色污染问题。过去我们买东西用的‘布袋子’‘竹篮子’也不符合现代人的消费和生活习惯，反而会给老百姓带来‘买东西用啥装’的疑惑。”全国人大代表、安徽省蚌埠市市长王诚说。全国人大代表、安徽省蚌埠市市长王诚“蚌埠是大禹变堵为疏治水的地方，他成功的关键就体现在一个‘疏’字上。禁塑也是如此。”王诚表示，只有找到一次性塑料的代替物，使用可降解、无污染的环境友好型材料，才能杜绝塑料污染。蚌埠近年来一直大力发展的以聚乳酸为代表的生物基可降解材料就是石油化工塑料最好的替代品，是为人民谋健康的绿色产业、朝阳产业。全国首个生物基材料国家新型工业化产业示范基地为了抢占全球市场主导地位，近年来，欧美日等发达国家在生物基可降解材料研究开发方面投入了大量资金，加快了产业化步伐。蚌埠市近年来也一直致力于生物基新材料产业发展，目前已全面掌握了国际领先聚乳酸上下游产业生产技术，2019年就建成了世界首条千吨级聚乳酸纤维生产线，成功试车投产年产5000吨乳酸、3000吨聚乳酸产业化示范线，首批聚乳酸产品在蚌埠正式下线。世界首条千吨级聚乳酸纤维生产线外景作为目前全国首个且唯一一个以生物基材料为特色的国家新型工业化产业示范基地，近年来蚌埠市积极扩展生物基新材料产业和产品门类，已经形成了以聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、呋喃聚酯(PEF)、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等为代表的的生物基新材料“四聚”产业体系，用聚乳酸制成的包装袋可降解、无污染，纺成的布料无毒、抑菌、抗螨、阻燃，制造的日用品和建材制品绿色、环保、安全，深受市场欢迎，擦亮了“创新之城材料之都制造高地”的金字招牌。同步编制了《蚌埠市生物基新材料产业三年倍增方案》《蚌埠市生物基新材料产业2020工作要点》，打造了占地9500亩的生物制造产业基地，50万吨/年乳酸、30万吨/年聚乳酸等项目年内将开工建设，产业发展已进入扩能提升阶段，安徽省委、省政府也出台专项政策扶持生物基新材料产业发展。以聚乳酸为原料的纱线生产线“任何一个新产品、新技术，刚诞生时市场都是持审慎态度的，怎么打消这种顾虑？用个时髦的说法，我们的办法就是自己‘试用’‘带货’。”王诚表示，为了进一步强化产品应用推广，2019年蚌埠市在总结前期选取重点区、企业试点经验的基础上，制定了《蚌埠市生物基可降解塑料制品推广目录》，开展生物基可降解制品推广试点示范行动，鼓励全市各级党政机关和事业单位全面采购使用生物基可降解购物袋、餐盒等制品，并逐步拓展到商场、超市、菜场等生活领域，月均使用量超15万只。上线中国（蚌埠）生物基可降解新材料制品交易网，通过“互联网+生物基新材料制品销售+信息传播”的模式开展“云端”推广应用，预计2020年底线上注册商户将超过2000家。“现在，在安徽提到蚌埠，就能想到生物基新材料，提到生物基新材料就必然想到蚌埠，生物基已经成为蚌埠在安徽的‘产业地标’‘绿色标识’。我们正按照安徽省委、省政府的要求，全力打造‘双千亿’‘产业-产业链-产业集群-产业生态’，把蚌埠打造成为‘创新之城材料之都制造高地’。”王诚表示，作为全国人大代表，希望国家层面进一步加大产业支持力度，有序开展产品推广应用，适时建立国家级产品检验监测中心，为生物基新材料产业将来在全国、全球市场的发展抢占先机。（图片由安徽省蚌埠市政府办公室提供）责编：谢玮

据武汉大学消息，该校化学与分子科学学院张先正教授课题组一直致力于高分子材料在生物医用领域的研究。基于前期积累，研究课题组近日提出合成材料强化微生物（Material-Assisted MicroOrganisms，MAMO）概念，将微生物与纳米材料相结合，使其功能互补，以实现对疾病更好的治疗（图1）。基于此思路，该课题组近期在生物医用领域取得了一系列进展，相关成果陆续发表在《自然生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)、《自然通讯》(Nature Communications)、《科学进展》(Science Advances)、《先进材料》(Advanced Materials)和《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)等权威杂志上。图1：Material-Assisted MicroOrganisms体系示意图7月6日，Nature Biomedical Engineering在线发表了张先正在生物医用材料用于肾衰竭治疗上的最新研究成果。论文题为《口服菌群鸡尾酒用于清除肾衰竭动物的含氮废物》（An orally delivered microbial cocktail for the removal of nitrogenous metabolic waste in animal models of kidney failure）。武汉大学为该论文唯一署名单位，张先正为唯一通讯作者，博士研究生郑迪威，潘佩为共同第一作者。肾衰竭已成为人们最为关注的公共卫生问题。若肾衰竭发展到终末期，患者需通过侵入性透析治疗从血液中去除含氮废物。但血液透析副作用大且费用高昂，具有很大的局限性，找到一种非侵入性的方法来消除肾衰竭患者积累的含氮毒素极为重要。张先正课题组开发了一种由聚多巴胺包裹的海藻酸钙微球细菌混合物。研究者从小鼠粪便中分离出可以降解含氮废物尿素和肌酐为氨基酸的三株细菌，并通过微流控技术以及化学原位聚合制备。该细菌微生态系统（BME）通过口服进入体内，聚多巴胺膜层控制肠道内含氮小分子选择性进入微球，被细菌代谢分解，通过肠道中的代谢调节可从血液中去除含氮废物，从而缓解肾衰竭。这种无创治疗方法在多种动物模型中具有显著治疗效果（图2），且在整个临床前研究中几乎未发现明显的不良反应。图2：用于清除代谢废物、缓解肾衰竭的BME示意图结直肠癌是最常见的癌症类型之一，且肠道菌群在结直肠癌的进展与治疗中均起到了至关重要的作用。张先正课题组报道了一种基于噬菌体介导的靶向性纳米药物，用于调控肠道菌群并提升肿瘤化疗效果。他们筛选出一株可以特异性抑制具核梭杆菌的温和噬菌体，并通过生物正交反应将噬菌体与负载有化疗药物的葡聚糖纳米粒子组成噬菌体介导的纳米药物。实验证明该纳米药物在细胞水平上不仅可以抑制具核梭杆菌的增殖，还可有效抑制结直肠癌对化疗的耐受性，提升肠道内丁酸等短链脂肪酸含量。而且该纳米药物在动物体内可通过抑制瘤内具核梭菌的生长，同时促进内源性产丁酸菌的增殖，显著提高结直肠癌的化疗效果（图3）。该研究通过调控肠道菌群实现结直肠癌的治疗，相关成果发表在Nature Biomedical Engineering上。图3：噬菌体介导的无机/生物杂交纳米系统的组成与治疗原理同时，关于解决肠道细菌会促进免疫抑制肿瘤微环境发生问题的最新研究成果，近期在Science Advances上发表（图4）。该课题组首先通过噬菌体展示技术，筛选出一株可以特异性识别具核梭杆菌的温和丝状M13噬菌体。随后，将具有杀菌效果的银纳米粒子与M13噬菌体通过静电作用自组装，制备负载了银纳米粒子的噬菌体。动物实验证明，该纳米杂化材料通过抑制具核梭杆菌的增殖，可有效抑制结肠癌微环境中免疫抑制细胞的募集。同时，噬菌体有效激活体内的免疫反应，进一步逆延缓肿瘤生长、显著提高了结肠癌的治疗效果以及存活率。图4：M13@Ag调控菌群与肿瘤免疫微环境微生物由于能够激起机体的免疫应答，常被用于提高癌症免疫治疗的治疗反应率。基于此，张先正课题组构建了一种高分子材料修饰的人乳头瘤病毒（HPV）L1蛋白。通过调整亲疏水比例，这一高分子偶联蛋白可以自组装成类病毒纳米颗粒，并将Cd274的siRNA封装在内部，用于特异性抑制肿瘤PDL1的表达。这种纳米疫苗对于乳腺肿瘤可减少71%的肿瘤复发，延长67%的小鼠存活期，而且该纳米系统在不同突变的肿瘤荷瘤小鼠中，治疗响应较高（图5）。此研究成果于2020年5月发表在Nature Communications上。此外，张先正课题组近期在肿瘤光热治疗、细胞膜材料治疗肿瘤、微型无线输电器件体内控释NO，以及共价/金属框架材料等领域也取得了一系列突破性进展。

“采用松力软组织诱导性生物材料制成的可再生人工韧带，突破了传统生物材料机械强度不足的瓶颈，完全降解、生理性再生，实现腱骨愈合，已获得科技部‘十三五’国家重点专项资金支持。”上海松力生物技术有限公司副总经理杨莉在近日举行的第七届中国（上海）国际技术进出口交易会上告诉经济日报记者。生活中，各种意外导致的软组织损伤林林总总，均需要用材料修补。然而，目前市场上一般采用的自体材料、异体材料均不理想。自体材料虽然修复效果好，但这种“拆东墙补西墙”的方式也造成了人体其他部位新的创伤，如果损伤面积过大，取材也是一大问题。而异体材料包括同种异体、异种材料。前者来源很紧缺，后者主要是取自动物的相应组织，生产工艺复杂，难以满足临床需求。最常用的是人工合成的聚丙烯材料，由于不可降解，植入人体后将作为异物终身残留体内。针对这些材料在应用中存在的“痛点”，松力生物公司历时多年研发，突破性研制出软组织诱导性生物材料——即无生命的材料，不加任何生长因子，能够诱导再生有生命的组织器官，可修复机体各部位的软组织缺损。据了解，这一材料是以纤维蛋白原和聚乳酸—聚己内酯两种原料共混后，通过静电纺技术，制成的纤维直径为纳米级的三维网状支架结构材料，可以仿生人体细胞外基质。该技术具有完全自主知识产权，并于近期获得美国专利授权。(经济日报记者 李治国)来源：经济日报