微流控技術，是指在微米尺寸級別下處理或操縱液體的技術手段，憑其低消耗、低成本的優(yōu)點，迅速成為研究領域的熱點。然而，為了駕馭液體的流動，往往需要許多龐大的外置設備?！　偷┐髮W材料科學系教授俞燕蕾團隊創(chuàng)造性地采用自主研發(fā)的新型液晶高分子光致形變材料，克服了微流控芯片“拖家?guī)Э凇钡碾y題，利用光來引導、驅動和制動液體的流動，研發(fā)出全新概念的光控微流體技術。經過多年的鉆研，俞燕蕾團隊帶著該技術亮相2017工博會?！　　翱床灰姷氖帧保汗庵滦巫冮_創(chuàng)微流控新時代　　說起實驗室，人們首先會想到一間裝滿各種大型儀器的房間。如今，利用微流體技術，可以在一塊只有幾平方厘米的芯片上完成相應的工作，可謂是“芯片上的實驗室”。近年來，伴隨微流體芯片的功能日趨完善，相應的外置驅動設備越來越復雜。這不僅使整個系統(tǒng)變得龐大臃腫，其通過外部接入的方式驅動流體也讓液體面臨著被污染的危險?！　∮嵫嗬賵F隊長期從事光致形變液晶高分子材料的研究，從根本觀念上進行轉變，利用微管形變產生的毛細作用力來推動液體的前進，讓驅動泵與流體通道合二為一，從而一次性解決“外置設備過于累贅”和“微量液體易受污染”的兩大難題?！　‘敳煌鈴姷墓庹丈溆谝桓⒐軙r，光強越大處，微管形變程度也越大，于是微管會從柱形變?yōu)殄F形。濕潤的液體在軸向毛細作用力驅動下，能夠自發(fā)地向錐形毛細管的細端移動?；谶@一原理，通過改變光的強度可以實時控制液體流動的速度與方向?！　≌劦竭x擇“光”的理由，俞燕蕾說：“在所有刺激源中，只有光可以做到遠程的非接觸控制，這一點非常吸引我。”在攻讀博士期間，俞燕蕾就對“光控”產生了極大的興趣：“除了非接觸控制外，光本身的可調控性也很好。”　　就這樣，一直與光打交道的俞燕蕾遇上亟待突破瓶頸的微流控技術，產生了將兩者結合的念頭，一種全新概念的光控微流體技術就此誕生?！　摹肮堋钡健捌保汗饪匚⒘黧w大顯身手　　僅是讓液體在微管內流動是遠遠不夠的，如何將這項技術真正應用于芯片的制造是俞燕蕾團隊為關注的。被稱為“芯片實驗室”的微流控芯片，顧名思義，芯片上可以完成一系列實驗室操作，譬如固體的溶解、液體的攪拌與混合等?！　⊥ㄟ^不斷改變光的強度來使液體來回震蕩來模擬攪拌，利用Y型管使兩種液體融合在一起……將這些微流體關鍵操作被逐一攻破再整合，俞燕蕾團隊成功地將利用這項新技術制造出了新型微流控芯片。　　“做光控微流體芯片的話，可以比傳統(tǒng)做得小，并且更容易操控?！庇嵫嗬俳榻B道。例如，通過核酸擴增來增加核酸濃度時，需要反復經過不同溫區(qū)。利用傳統(tǒng)的微流控技術，受制于其單一的前進方向，擴增的倍數(shù)局限于芯片的設計規(guī)模，且還需要許多龐大的儀器作為“后盾”?！　∷羞@些問題在光控微流體技術下迎刃而解。得益于其操作自由的特點，只需將芯片通路制成環(huán)形使液體不斷在內部流動，便可達到遍歷不同溫區(qū)的目標，且沒有擴增倍數(shù)的限?！　∽鳛橐豁椈A性研究，除卻核酸擴增，光控微流體技術有望在細胞分析、藥物篩選、臨床診斷等諸多新興領域發(fā)揮作用。液體的檢測、反應、分離等都可以通過微管執(zhí)行器完成，而光控微流體技術使其擺脫繁瑣的外置驅動設備，減少液體流動限，使得整個系統(tǒng)更為簡便和自由?！　W科交叉：未來應用擁有無限可能　　“很多項目都可以用我們的技術做，我們今后也想嘗試基于原代細胞、干細胞的藥物篩選?！闭劶拔磥淼难芯坑媱潱嵫嗬龠@樣說。通過該技術，可以在利用芯片模擬出肝臟、腎臟等器官功能。如此一來，便可進行精準的臨床前藥物篩選，不但避免了動物實驗的物種差異性，更能確定特定人群對藥物的敏感性?！　τ谶@樣的美好前景，俞燕蕾坦誠：“這里面有許多技術難點，涉及到生物檢測和藥學的知識，都是我們之前不熟悉的?！睂Υ耍嵫嗬僖脖硎緲酚谂c不同學科背景的學生交流?！拔覀儗嶒炇乙矚g迎各種藥學、化學、生物之類的同學加入?！蹦壳?，俞燕蕾課題組與許多來自于不同背景的研究者合作——材料、分析化學、藥學、醫(yī)學等。這樣一支學科交叉的項目合作團隊，在俞燕蕾的管理下井井有條，博于團隊的項目，精于自己的研究?！　≡诋斍按蟊尘跋?，未來的研究領域必是充滿著不同學科間的融合?！皬偷┦莻€很好的平臺，有很多實力強大的學科?！庇嵫嗬賹ξ磥淼慕徊鎸W科之路充滿信心：“我們這個項目特別適合。”

　　近日，美國FDA批準HumanOptics AG的人工虹膜產品CustomFlex上市，治療由于先天性遺傳缺陷或后天損傷，導致虹膜缺失或受損的成人和兒童患者。值得一提的是，這也是美國FDA批準的人工虹膜?！　『缒な茄劬Φ闹匾M成部分，能控制進入眼睛的光線量。然而在美國，大約每5萬-10萬人里，就有一人不幸患有先天性無虹膜癥，導致嚴重的視覺問題。此外，由于白化病、創(chuàng)傷、或是手術等原因，一些患者的虹膜會出現(xiàn)受損。對于這兩類患者來說，一款人工虹膜產品將為他們的世界帶來重大不同。　　今日美國FDA批準的CustomFlex人工虹膜就有望解決患者們的困擾。這款虹膜由可折疊的硅制醫(yī)療材料制成，可根據(jù)每名患者的需求定制尺寸與大小。它的安裝也極為便捷——醫(yī)生們只要切開一個小口，將人工虹膜插入并展開即可。這層人工虹膜會被眼球的解剖結構自然支撐。如有需求，也可以將其縫合固定?！　∵@款產品的安全性和有效性在一項非隨機的臨床試驗中得到了確認。該試驗一共招募了389名成人與兒童患者，并讓這些患者匯報使用人工虹膜產品后，對光敏感度的變化、健康相關生活質量的改善、以及對假體的滿意程度。研究表明，超過70%的患者表示對強光的敏感度有顯著改善，生活質量也有所提升。此外，有94%的患者對人工虹膜的外觀感到滿意。此外，本研究也表明，與該人工虹膜以及手術過程相關的副作用較少?；谶@些結果，美國FDA決定批準其上市。而在之前，這款產品也曾獲“突破性器械認定”(Breakthrough Device designation)?！　　昂缒び腥毕莸幕颊呖赡芙洑v嚴重的視覺問題，也會對眼睛的外觀感到不滿意，”美國FDA醫(yī)療器械與放射健康中心，眼耳鼻喉設備部主任Malvina Eydelman博士說道：“今日人工虹膜的批準為虹膜缺陷帶來了全新的療法，能降低對亮光的敏感度。它也能改善無虹膜癥患者的眼睛外觀?！薄　∥覀兤诖@款產品能早日為需要的患者帶來生活上的改善。

　　日前，中國科學院深圳先進技術研究院(以下簡稱“深圳先進院”)醫(yī)工所轉化醫(yī)學研究與發(fā)展中心(以下簡稱“轉化中心”)秦嶺教授、賴毓霄副研究員、張鵬研究員、王新巒副研究員團隊(以下簡稱“團隊”)研發(fā)的“含鎂可降解高分子骨修復材料”進入國家食品藥品監(jiān)督管理總局(CFDA)醫(yī)療器械技術審評中心發(fā)布的新一期《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批申請審查結果公示》(2018年第7號)，這是深圳市在骨科領域第2個通過CFDA創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批的產品，也是深圳市第1個獲創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批的硬組織骨修復產品。該進展是轉化中心技術向臨床轉化的一個重要的里程碑，預示著深圳先進院在3D打印骨修復材料方面的新成果將進入臨床轉化快車道。相關公示已于6月27日結束?！　FDA施行的《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序》對于企業(yè)所申請產品的獲批條件十分嚴格，強調產品主要工作原理/作用機理為國內首創(chuàng)，產品性能或者安全性與同類產品比較有根本性改進，技術上處于國際水平，并且具有顯著的臨床應用價值。含鎂可降解高分子骨修復材料產品是深圳先進院轉化中心團隊歷經8年潛心鉆研，利用先進的低溫3D打印技術，創(chuàng)新地將具有促成骨和成血管活性的金屬鎂，均勻復合入PLGA/TCP(乙交酯-丙交酯共聚物/磷酸三鈣)可降解多孔支架中，通過3D打印賦予此產品理想的促成骨仿生結構，孔隙之間具有很高的連通率，這種結構特征在組織學具有理想的骨傳導作用，可提高骨細胞粘附，增殖和遷移，促進骨組織的生長?！　∩钲谙冗M院醫(yī)工所轉化中心秦嶺教授團隊賴毓霄副研究員介紹，“常用的生物材料多會添加一些如生長因子、蛋白因子等生物活性物質，但是存在劑量不好控制、不易保存、制備過程中容易失去活性等問題，而金屬鎂則不存在上述問題，鎂元素屬于人體必需的元素之一，幾乎參與人體內所有的新陳代謝過程且具有誘導骨生長的作用;金屬鎂植入物能積極有效的刺激新骨形成，這將有利于骨折、骨缺損的愈合和骨組織再生，團隊針對相關技術已于2014年取得發(fā)明授權?！薄　」趋涝谌梭w組織中如“硬漢”一般的存在，撐起人體的挺拔身姿，給臟器提供保護，和骨骼肌、肌腱、韌帶、關節(jié)一起讓身體動起來，此外人體的代謝、造血也都需要骨骼出一份力。但是，人的骨頭雖然有再生能力，自體修復卻極為有限，根據(jù)具體受傷部位的不同，小面積的骨缺損一般可以自行生長恢復，但若缺損較大就需要依靠輔助手段“牽線搭橋”。3D打印骨修復材料可以針對不同受損部位，結合醫(yī)學影像技術，通過電腦軟件，逆向設計出填補缺損的形狀，使用具有生物活性的物質或細胞相結合的材料，打印出人工骨修復填充物支架，放入缺損部位，來引導骨細胞的生長，實現(xiàn)個性化的修復。在體內外研究中，含鎂可降解高分子骨修復材料顯示出良好的生物相容性和生物活性，具有與松質骨相匹配的力學強度和可顯著提高植入部位新骨再生和血管生成的作用。通過3D打印技術，科研人員可以調控鎂的濃度和分布，設計微觀結構，讓它有利于骨組織再生;同時設計宏觀結構，讓打印出的支架和受損部位的形狀、尺寸相吻合，同時，骨修復材料的降解速度也可以調控。　　市面上非動物源性人工骨修復材料從組分上大致分為生物玻璃、磷酸鈣、硫酸鈣和羥基磷灰石等四大類，其成分與人體骨組織的無機成分相似，具有較好的生物安全性，但上述種類的產品存在降解性能及結構難調控的因素。團隊開發(fā)的含鎂可降解高分子骨修復材料，通過可降解的高分子材料包裹磷酸三鈣和金屬鎂顆粒，實現(xiàn)對產品整體降解的調控。“含鎂可降解高分子骨修復材料”產品利用3D打印調控產品的物理結構及磷酸三鈣和金屬鎂在產品內部的有序分布，是一種可降解型多孔骨修復填充產品，產品力學強度與骨生長需要相匹配，適用于疾病、創(chuàng)傷造成的規(guī)則或不規(guī)則的骨缺損部位的填充，并促進缺損部位愈合及新骨再生?！昂V可降解高分子骨修復材料”產品的設計和制造技術處于國際水平，并且具有顯著的臨床應用價值，這是深圳先進院在3D打印生物材料領域所取得一個重要的突破性進展和技術落地應用的新里程碑?！　∧壳埃钲谙冗M院孵化的深圳中科精誠醫(yī)學科技有限公司已啟動3D打印骨修復材料的CFDA產品注冊流程，建立了產品的原材料采購及質檢標準、產品技術標準、生產質量管理體系及風險控制體系，即將進入臨床試驗，相應的千余平米標準萬級GMP潔凈車間及生產線已完成建造驗收并投入使用。深圳先進院轉化中心張鵬研究員介紹，含鎂高分子可降解骨修復材料是轉化醫(yī)學中心創(chuàng)始之初就開始籌劃運營的科技轉化產品。團隊很多成員參與，付出了諸多心血和努力，成果來之不易?！　?jù)了解，自2014年3月1日CFDA施行《創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序(試行)》(食藥監(jiān)械管〔2014〕13號)以來，截至2018年6月27日，我國共批準了183個醫(yī)療器械產品進入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序，統(tǒng)計全國范圍內關于骨科類的創(chuàng)新醫(yī)療器械共批準11個項目，深圳市僅獲批2項，而深圳市批準進入創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序的企業(yè)統(tǒng)計總共有14家(見背景資料)。創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批程序是CFDA為促進醫(yī)療器械創(chuàng)新發(fā)展而推出的重要措施，通過的申報項目在注冊與傳統(tǒng)審批時間相比大大縮減，尤其是針對需上報國家局審批的三類境內產品，企業(yè)注冊產品將有望更快獲批上市?！昂V可降解高分子骨修復材料”產品依托深圳先進院孵化的深圳中科精誠醫(yī)學科技有限公司申請，已于6月27日結束公示，這將是深圳市第1個獲創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批的硬組織骨修復產品。

　　Gaofenzi.org編輯：人工角膜是一個世界難題，目前為止沒有滿意的解決方案，采用動物源組織或者人工新材料技術，均未獲得理想效果。然而，小編認為采用3d打印技術或許可以獲得具有組織功能的類角膜。剛好看到國外的研究團隊有相關的研究進展，分享給大家：　　紐卡斯爾大學的研究人員已經宣布，他們已經設法3D打印角膜，即人眼外面的部分。目前，全球有1000萬人需要手術來預防沙眼等疾病引起的角膜失明。重要的是，由于事故或疾病導致的角膜疤痕讓近500萬人完全失明，現(xiàn)在，這種生產角膜的高科技方法可以結束這一切?！　∷ㄟ^從健康捐獻者的角膜獲取干細胞并將其與凝膠混合在一起，創(chuàng)造了研究人員認為的“生物墨水”，這種獨特凝膠，海藻酸鹽和膠原蛋白的組合，保持干細胞的活力，生產足夠堅硬的材料以保持其形狀，但足夠柔軟以從3D打印機的噴嘴擠出?！　榱藶樘囟ㄈ藛T定制角膜，科學家能夠在創(chuàng)建符合個體大小和形狀的角膜之前掃描患者的眼睛。但是，目前這種技術還沒有準備好用于大規(guī)模使用，這種3D打印角膜現(xiàn)在將不得不進行進一步的測試，可能要用幾年時間才能將它們用于移植。