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【TIAT|项目推介】中科好项目之骨骼修复的福音

2019-09-17
骨骼缺失、破损,为我们的生活带来了极大的不便,甚至会让一个家庭一蹶不振,但是现在,我们即将对因骨骼损缺失而苦恼说再见!骨骼修复不再只是科幻。
 
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中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称:深圳先进院)转化医学研究与发展中心现在正在研究像科幻大片一样的个性化骨修复材料的研发和转化。2019年8月天津中科先进院双创中心小编门松同学对母院(深圳先进院)医学研究与发展中心进行了深入探访!下面由门松同学为我们解密那些听起来不可思议未来科技。
 
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首先介绍下转化医学研究与发展中心的生物材料3D打印实验室,该实验室是依托中国科学院深圳先进技术研究院,以3D打印技术临床应用为导向,旨在搭建医工结合的应用研究、产品制造、临床转化的产、学、研、用全链条平台,推动数字化骨科修复材料设计与定制化治疗的生物材料3D打印制造产业发展,发展了基于3D打印的个性化、多参数调控的生物材料精准成型技术,实现了对骨修复材料外形、力学、组成、微观三维结构、降解周期等关键因素的调控,研制了系列活性 骨修复材料。目前,生物材料3D打印实验室具备了在生物材料设计、合成以及细胞与材料相互作用机制研究的 条件,依托本实验室搭建了骨修复材料设计、制造、测评、临床转化一体化技术平台。
(温馨提示:下面是实际配图,略带血腥,慎者勿看哟)
 
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强大的技术支撑:
1. 新型低温沉积3D打印精准成型制备技术。
生物材料3D打印实验室现拥有低温沉积3D打印(Low-temperature deposition manufacturing,LDM)快速成型技术平台,现有TissueForm-I、II两代打印系统,可实现单喷头、双喷头多层面的制备需求。
针对以高分子材料为基体的可植入材料,该技术所采用的低温成型方式显著优于激光、电子束、光固化工艺,设备可操作性强,原位保留聚合物的本质特性,有效负载生物活性因子。

2. 骨修复支架医学影像辅助的个性化多参数模型构建及重塑团队
生物材料3D打印实验室基于临床医学影像诊断数据研究,现具有完备的构建治疗针对性个性化骨修复材料的形状、结构的设计及优化技术。目前技术模块:1)3D打印新材料的开发设计;2)临床骨科影像数据重建以及逆向设计;3)个性化模型结构及其生物力学性能的有限元模拟,模型结构的静态及动态模拟分析验证;4)临床骨科数字化手术术前方案规划设计。
 
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3. 具有自主知识产权的促成骨活性抗感染的骨修复多孔支架体系
基于团队研究基础,针对目前骨缺损缺乏有效的修复材料这一骨科临床问题,利用3D打印技术,通过功能导向的材料结构3D打印仿生设计(调控成分、配比、结构、孔隙率、孔径……),现生物材料3D打印实验室具备了成熟的复合成分、复杂结构、个性化应用的生物材料制备技术,拥有多款自主知识产权的促成骨活性抗感染的骨修复多孔支架体系。
 
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然后我们说说在临床合作方面。生物材料3D打印团队配合深圳市第六人民医院脊柱外科医生,开展3D打印技术在脊柱外科临床诊断中的 应用探索。对患者疾患部位进行数据重建、有限元动/静态分析、模型的3D打印智能制造等。

代表性案例:
1. 进行了脊柱先天性复杂侧弯畸形的1:1模型制造以及术前规划设计,辅助脊柱外科团队安全准确的选 择了椎弓根螺钉,明确了手术方案。快速准确的治疗了患者的缺陷,验证了椎弓根螺钉置钉位置、 导板的安全性和准确性,大大缩短了患者的治疗周期,节约了手术时间、有效简化了手术的复杂度, 在临床实践中也取得了满意的效果;
2. 肱骨骨折二次手术。该患者在其他医院由于初次固定手术方案制定不当,导致术后固定部位复杂移 位变形。由于疾患部位复杂,南山医院联合赖毓霄团队通过3D打印技术,为患者进行了肱骨部位1:1 还原,以及病变模型打印,严谨的进行术前手术方案规划及手术模拟,有效的辅助了临床医生的手术实施等。
 
看了这么多,是不是对学科带头人的身份感到好奇了呢?究竟是哪位大咖呢?他来了他来了,他带着项目走来了!

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秦岭(QIN, Ling) 博士,香港中文大学医学院骨科教授,转化医学研究与发展中心 主任
1992年获得德国科隆体育大学(Deutche Sporthochschule K?ln) 实验形态学与运动医学康复专业博士学位;1993年在瑞士国际骨折内固定研究所完成博士后研究后,受聘于德国柏林自由大学医学院创伤和重建外科学系任实验室主管;1994年加入香港中文大学,目前任医学院矫形外科及创伤学系研究室主任(www.ort.cuhk.edu.hk)。秦岭教授发展了骨关节肌肉生物影像学及生物力学应用技术,并对肌肉骨骼系统疾病的病生理和疗效评价进行了多年研究。同时秦教授发展和倡导开发肌肉骨骼系统疾病的非侵入性康复治疗措施, 以先进的骨关节肌肉生物影像定量分析技术评定具有中华文化特征的太极拳运动治疗和中药药物治疗作为潜在的肌肉骨骼系统疾病的康复措施的功效,推动了中药现代化和国际化,合作研发了含中药活性小分子的骨科内植入物材料修复骨缺损,获30多项国际/地区性奖项,秦教授发表了200多篇国内外学术论文,担任国际华人骨研学会主席、JBMR编委、国际运动医学杂志编委、矫形外科与研究杂志副主编、中国骨质疏松杂志副主编以及20多个国际专业期刊评委。
主要研究领域:
(1)创伤修复与骨疾病预防;
(2)骨关节肌肉生物影像学及生物力学应用技术;
(3)细胞与分子生物学。
 
怎么样,够大咖吧,别着急,还有呢!
 
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赖毓霄(LAI, Yuxiao) 博士 副研究员
中科院深圳先进技术研究院医工所 所长助理
转化医学研究与发展中心 主任
生物材料3D打印实验室是定位国家重大需求,立足新材料、新技术开发及应用,搭建医工结合的交叉团队,结合新型3D打印技术深入探索临床骨科植入材料的研究及转化应用。赖毓霄博士坚持基础研究和临床应用相结合,发展了基于3D打印的个性化、多参数调控的生物材料精准成型技术,研制了系列活性骨修复材料。同时,以临床需要为入口,以产品转化为出口,推动自主研制的具有功能导向结构的含镁复合骨修复材料的临床转化。授权专利《骨修复材料及其制备方法》已作为技术入股,成立“中科精诚科学技术有限公司”,实现技术向企业的转移转化。主持国家863青年科学家项目、国家自然科学基金等国家科技计划,参与国家自然科学基金重大项目、国际合作等重要项目。在生物材料制造技术领域申请专利12项(其中发明专利授权2项,PCT1项,实用新型专利授权2项),参与撰写著作1部。主要成果已在《Biomaterials》、《Scientific Reports》等国内外著名期刊上发表学术论文十余篇。现为中国生物材料学会医用金属材料分会青年委员会委员,中国生物材料学会骨修复材料及器械分会脊柱修复材料与技术专业委员会委员,深圳市青年科技工作者协会常务委员,中科院青年创新促进会委员。荣获广东省科技创新青年拔尖人才,科技部863青年科学家称号等。

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