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【直播DC2017】曲新华:镁基合金进入骨科临床的几个科学问题

2017/09/02 来源:生物探索
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导读
2017年9月1日至3日,第七届中国医疗器械高峰论坛(DeviceChina 2017)在苏州独墅湖畔拉开帷幕。9月2日上午,上海交通大学医学院附属第九人民医院的曲新华博士进行了主题演讲:镁基合金进入骨科临床的几个科学问题。

2017年9月1日至3日,由苏州生物医药产业园(BioBAY)牵手中国医疗器械行业协会主办的第七届中国医疗器械高峰论坛(DeviceChina 2017)在苏州独墅湖畔拉开帷幕,中国医疗器械高峰论坛作为国内首个聚焦于医疗器械产业的专业高峰论坛,直击新医改与监管新政下的中国医疗器械创新征途。

本届高峰论坛继续关注中国医疗器械行业生态发展、行业政策的最新变化;同时还就新兴医用材料、心脏疾病的介入治疗及其延伸和扩展、精准医疗等专题展开深入探讨。在新医改的新政影响下,如何让中国医疗器械创新稳步健行,亦是此次会议上讨论的重要议题。

9月2日上午,上海交通大学医学院附属第九人民医院的曲新华博士进行了题为《镁基合金进入骨科临床的几个科学问题》的主题演讲。


以下为主题演讲概要:

曲新华:我们现在用的材料经历了铝合金、不锈钢,钛合金,镁合金几个阶段。镁合金,作为酶的激活剂,对人体非常好。镁合金还有一个非常好的促成骨的能力。上世纪初,这些手术之所以失败告终,因为镁合金材料当时工艺不是特别地完善,在体内降解速度过快,骨头没有长好镁合金就断掉了,而且镁合金在体内会产生对人体有害的气体。

镁合金到底能不能在临床上应用?各国的临床医生和科学家做了大量的努力,例如研发了镁合金材料,设计了镁合金的器材。上海九院对镁合金做了系列的探索,授权了12项的专利。主要是围绕着镁合金降解以后的三大类科学问题,包括它的降解行为、代谢行为,以及安全线,还有镁合金降解以后局部微环境的科学探索。

我们首先观察了镁合金的降解速率,我们发现各个环节里面它的降解速率完全不一样的,镁合金在体内血液丰富的地方降解得比较快。我们将一根镁合金植入老鼠的体内,发现镁合金的浓度情况,可以看到在老鼠的尿液和粪便里面有离子的排出,说明镁合金的金属降解以后,金属元素通过肾脏和肝脏排泄掉。但是在心、肝、脾、胃、肾却没有看到镁合金积聚。说明在不同的环境里,镁合金降解速率不同,需要根据体内的不同部位分别评估。

通过机理入手,我们要评估它们降解以后能不能促进骨修复?能否利用身高的PA值达到抗肿瘤的目的?

我们重点研究了破骨细胞,我们发现镁合金降解以后可以抑制破骨细胞吸收。对成骨来说,镁合金的降解产物确实能够促使成骨分化,这种镁合金可以促进人的成骨细胞、细胞骨架的铺展,对于骨质疏松的患者,镁合金的内植入物有特别的益处。

大家可以看一下系统评估纯镁的体内抗菌性能的结果。这一张图片表面大量的活菌,形成生物膜,对照表面大量死菌,没有生物膜的出现。我们和杨科教授团队,希望进一步优化它们的抗菌效果,治疗临床相关的骨感染。

左边是传统的钛片,铜含量增加0.1%的时候细菌已经全部被杀死了,0.25%已经看不到任何细菌了,我们做成髓内钉,植入到兔子的颈部,两个月以后明显可以看到含铜的镁合金可以治疗兔子的骨髓炎。含银的镁合金,有强的抗菌效果。

我们在动物身上发现,1.1%银的含度,可以有效的治疗兔子颈部的骨髓炎,镁基金属抗菌主要依靠降解后pH值,在镁基金属内添加u、Ag离子可做治疗骨相关的疾病。

我们对比了临床常用的缝线和镁锶缝线,发现镁锶缝线可以使伤口更加平滑,组织的严重反应更小。我们尝试用镁锶钉,我们实验分为4组,第一组带涂层,有没有带涂层,钻孔以后分别把4种螺钉摆进去固定,在没有涂层的裸镁锶钉里面,还是有一定的间隙。随着时间的推移这种间隙越来越好,最后骨整合效果很好,含有涂层的镁锶钉,没有明显的间隙,降解速度比较慢,可以维持良好的形态。

镁基金属的缝线可以减少炎症反应,有效维持力学强度达6个月以上。在镁合金进入临床骨科之前,还有两个方面可能需要进一步的讨论:首先是材料的力学适配。镁基金属的降解是两种——均匀腐蚀是比较理想的腐蚀状态,点蚀容易引起断裂,我们希望骨折愈合中它均匀腐蚀。

在骨折愈合的时候,需要维持一定的强度,如果发现点蚀,镁合金早就消失了。科学家做了很多的工作,涂层可能防止早期镁合金金属点蚀。由于镁合金自身的特点,行业的标准和器械的政策需要进一步讨论。如果无法通过传统的降解材料制订标准的政策,我们需要提出单独的安全性、毒性评估;需要充分模拟体内环境,材料初期力学强度的维持标准;要规范镁基金属说明书的撰写;要提前给患者说明,镁基金属降解的时候一定会出现断裂,不是说上述情况出现意味着手术失败,是镁基金属过程中必须经历的过程;医生一定要培训,我们之前的临床实验中,不恰当的操作确实会造成镁合金过早的断裂;对患者来说,在术后可能也需要适当的辅具固定。

谢谢!

备注:以上演讲摘要,根据现场实录整理,未经嘉宾审核。

关于BioBAY

苏州生物医药产业园(BioBAY)从开园至今已历经十年发展,以“专注、联合、创新”的态度,努力构建全球最好的生物产业生态圈。目前有460余家企业入驻,10000余名生物医药专业人才就业,其中集聚了60位国家千人,形成了新药创制、医疗器械、生物技术等特色产业集群。而在医疗器械领域,目前园内8家医疗器械企业的9个产品已经进入国家医疗器械创新产品审批“绿色通道”,占苏州市的82%,占江苏省的50%。另外还有12家企业拿到欧盟CE认证,威盛纳斯拿到了FDA认证。预计随着研发投入的不断增加、临床试验的加快推进和新品的逐步上市销售,企业经济效益将实现持续提升,近年园区生物医药产业将呈现爆发式成长态势。

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