生物3D打印團隊： 以“微結(jié)構(gòu)”搭建人類健康“軟橋梁”

來源：交大新聞網(wǎng)

相較于人體骨骼“硬組織”，具有生物功能的“軟組織”在臨床方面需求巨大，但目前國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究及應(yīng)用尚處于初期起步階段。近日，西安交通大學機械學院賀健康教授所在的生物3D打印團隊以《生物可降解支架微結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計制造基礎(chǔ)》項目獲得2019年度高等學�？茖W研究優(yōu)秀成果獎（科學技術(shù)）自然科學一等獎。

該團隊通過生物可降解支架微結(jié)構(gòu)的仿生設(shè)計與3D打印制造，使支架植入體內(nèi)后能夠引導(dǎo)組織再生并逐漸降解為二氧化碳和水被人體代謝，實現(xiàn)了機械結(jié)構(gòu)向自體組織的轉(zhuǎn)化。此外，通過梯度結(jié)構(gòu)將人體軟硬組織有機固定，達到修復(fù)軟組織功能的目的，推動著醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展。

聚焦前沿，開辟軟組織研究新天地

賀健康是一名“土生土長”的交大人，從1999年到2010年，他本碩博的學習都在西安交大機械學院完成，師從中國工程院院士、西安交大教授盧秉恒，西安交大機械學院教授、機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室主任李滌塵。在兩位老師的帶領(lǐng)下，經(jīng)過多年潛心探索，團隊的生物3D打印研究在國內(nèi)已頗有名氣，在2014年，團隊基于3D打印的個性化骨替代物的研究獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。

賀健康關(guān)于肝臟可降解支架制造的博士課題是伴隨著團隊由骨組織個性化制造向可降解軟組織支架研究的轉(zhuǎn)型而產(chǎn)生的�！皥F隊在個性化骨替代物研究在2001年已經(jīng)到了臨床階段，2005年李滌塵老師提議我們向可降解軟組織支架制造方向轉(zhuǎn)型，而國內(nèi)外當時在該領(lǐng)域的研究尚屬于起步階段�！被貞浧鹎髮W之路時，賀健康說道。

團隊在當時沒有太多文獻經(jīng)驗借鑒的情況下“摸著石頭過河”，反復(fù)“試錯”，扎實推進，一步步走向?qū)W術(shù)前沿、引領(lǐng)生物制造技術(shù)發(fā)展，開辟了西安交大關(guān)于可降解軟組織支架研究的新天地，以“微結(jié)構(gòu)”設(shè)計，進行力學和組織再生匹配研究，搭建人類健康的“軟橋梁”。

醫(yī)工交叉，從理論研究到治病救人

從2005年至2016年，賀健康所在團隊在可降解軟組織支架方面的研究一直處于學術(shù)理論階段，而相關(guān)技術(shù)走向臨床的轉(zhuǎn)折點發(fā)生在2016年，當時賀健康跟隨李滌塵和唐都醫(yī)院進行一次案例交流。

“當時有位患者氣管狹窄7公分，醫(yī)學上一般將氣管狹窄超過6公分以上視為不治之癥�！痹诹私饣颊叩那闆r后，團隊試著做大段的可降解支架結(jié)構(gòu)來支撐軟化氣管，唐都醫(yī)院用該團隊通過3D打印制造的可降解氣管外支架為患者做了手術(shù)。20天后，患者奇跡般地從重癥監(jiān)護室走出，這更加堅定了團隊從事可降解軟組織支架研究的道路。隨后他們團隊在氣管支撐方面的技術(shù)在西京醫(yī)院、南京兒童醫(yī)院、鄭大一附院等也有所應(yīng)用，截止目前相關(guān)應(yīng)用已有十幾例。

2016年8月，該團隊進一步和第四軍醫(yī)大學甲乳外科合作，探索采用可降解軟組織支架解決年輕女性乳腺癌患者在腫瘤切除后的乳房填充修復(fù)問題。因之前傳統(tǒng)的醫(yī)學手段是用硅膠填充，而硅膠往往存在老化及滲漏等問題，他們團隊通過可降解支架微結(jié)構(gòu)仿生制造技術(shù)，使得制備的支架的力學性能與乳腺組織匹配，可以在人體內(nèi)引導(dǎo)自體組織生長并最終無縫愈合。醫(yī)院反饋，患者在手術(shù)9個月后復(fù)查效果很好，而這樣的手術(shù)在當時屬于全球首例。截止目前，相關(guān)應(yīng)有已有十幾例。

然而成功并不是一蹴而就的，團隊在研究過程中遇到過很多困難�！叭梭w的生物功能復(fù)雜，僅憑機械知識無法進行軟組織的深入研究。李滌塵老師經(jīng)常教導(dǎo)我們要注重跨學科交流合作，通過不同領(lǐng)域的思想碰撞，知識互補，實現(xiàn)研究創(chuàng)新；通過醫(yī)工交叉，以工程手段解決臨床問題，實現(xiàn)1+1>2的效應(yīng)�！辟R健康說道。

傳承接力，向科學更深處進軍

從2005年接觸軟組織的可降解研究，到如今獲得教育部自然科學一等獎，賀健康的身份實現(xiàn)了由學生到團隊骨干力量的轉(zhuǎn)換，但不變的是他對科研的投入。“盧老師和李老師經(jīng)常教導(dǎo)我們要通過科學研究解決臨床問題，他們身上優(yōu)秀的品質(zhì)時刻激勵著我踏實做事，老實做人�！倍�現(xiàn)在，賀健康正努力將這份科研精神傳承給自己的學生，教導(dǎo)他們在繁華世界里堅守平靜的桌子。

“興趣、勤奮、認真”是對待科研最重要的的態(tài)度，他也以此標準要求自己的學生�！拔医�(jīng)常教導(dǎo)學生要養(yǎng)成良好的科研規(guī)范習慣，敬畏學術(shù)紅線。同時要學會過程思考，總結(jié)科研的成功經(jīng)驗和失敗教訓，面向醫(yī)學需求，服務(wù)社會與患者，帶動醫(yī)學領(lǐng)域的發(fā)展。”

對于團隊獲得2019年度高等學�？茖W研究優(yōu)秀成果獎（科學技術(shù)）自然科學一等獎，賀健康認為這只是一個起點，這代表著從個性化假體制造向可降解可再生方向發(fā)展的趨勢，代表著生物制造研究由硬組織向軟組織的轉(zhuǎn)變。“我們團隊下一步將朝著人體重要器官如心臟、神經(jīng)等可降解制造的方向發(fā)展，通過精細的結(jié)構(gòu)制造，將導(dǎo)電、傳感等功能加入支架中，更好地服務(wù)人類健康�！辟R健康講道。