刘昌胜院士：让我国处于骨再生修复技术前沿

中国粉体网讯 刘昌胜，中国科学院院士，上海大学校长。国家生物材料学会联合会会士、教育部医用生物材料工程研究中心主任。国家科技进步二等奖（第一完成人）、教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年基金获得者、何梁何利基金科学技术创新奖、中国青年科技奖、上海市科技精英、“新世纪百千万人才工程”国家级人选。

刘昌胜院士

  刘昌胜院士一直从事硬组织修复生物材料的制备及纳米生物医用材料的研究和产业化推进等工作，被国际同行评价为“处于骨再生修复技术前沿”。他进行的钙磷基生物材料的转化机理及新生物性能研究，不仅为“人工骨”材料的制备提供了理论指导，使其从实验室走向临床应用，还丰富了纳米材料的生物效应内涵，对将来拓展肿瘤治疗的研究思路、构建新型药剂都有重要意义。他所研制的产品已在全国500多家医院骨科、口腔科等领域广泛使用，产生了很大的社会效益和明显的经济效益。

人工骨材料

让断骨再生的科学家

骨头断了，还能再长出来吗?可以。但骨本身的“自愈力”相当有限，断口超过1毫米就无法自己长好。如何找到一种让骨头加速生长的“催化剂”呢？骨形态发生蛋白2（BMP-2）是目前已知成骨能力最强的生长因子，将其负载于骨修复材料上，能有效促进断骨再生。

刘昌胜院士团队经过20余年产学研协同攻关，找到了“长骨头”的秘诀，发明了“支架材料+骨生长因子”的骨修复技术，可将2-3厘米的断裂骨头修复如初。如果裂骨原本有桥接，最多可长出5厘米新骨。

钙磷材料植入动物体内的降解成骨过程

断骨再生的研究并非“一蹴而就”

1998年，自固化磷酸钙人工骨研制成功，在可医用的人工骨上，刘昌胜团队不仅实现了技术突破，也完成了从科研向产业化转变。当时，这一国产人工骨的问世，在骨科临床引起了不小轰动。相较长期以来骨缺损治疗中取自体骨的“挖肉补疮”模式，人工骨免去了病人二次手术的痛苦，也降低了感染率。

也正是这一年，刘昌胜面临两难：是申请新课题，开展新研究，还是推动自固化磷酸钙人工骨产业化。前者对他来说轻车熟路，后者意味着一项全新挑战。他最终选择了后者，创立公司，开始了教授与企业家并行的职业生涯。

2013年，刘昌胜团队取得国内第一张载高活性rhBMP-2骨生长因子的骨修复产品的注册证，并在上海青浦建立新的生产基地，加速推进科技成果转化进程。此后10年，团队不断研发多种骨病治疗新技术，拓展材料应用的临床边界，相关产品已在全国1000余家医院累计使用超过50万例，对骨修复难题的临床治疗有效率达90%以上。

2023年5月26日，“载生长因子（rhBMP-2）高活性骨修复体的创制及临床应用”项目，获得2022年度上海市技术发明奖特等奖。目前，刘昌胜团队研发的骨修复材料，不仅支撑骨移植手术疗法的开展与进步，还在促进新治疗方法方面发挥了重要作用。

刘昌胜院士获奖

BMP-2是目前研究最为广泛、诱导成骨活性最强的骨形态发生蛋白之一。想要得到它，通常有两种方法：一种是直接从动物骨组织中提取，但物质提取含量低、纯度低且工艺复杂，甚至存在动物病原体感染风险；另一种则是通过基因工程重组技术，从哺乳动物表达系统CHO细胞中制备，但成本高、产量低。刘昌胜团队偏偏“不走寻常路”，他们创造性地从大肠杆菌原核表达出发，探索出一条规模化制造高活性BMP-2的新方法。

“生物工程学就像搭积木，BMP-2的蛋白质结构我们能看得一清二楚，可以利用基因重组技术把‘房子’搭出来，但如何给房子通上水电，也就是构建重组蛋白高产菌，建立科学的质控体系，是这项技术难点所在。”刘昌胜说。

这个问题困扰了团队很长时间。经过10余年不断试错和探究，团队终于突破了利用大肠杆菌生物制造高成骨活性rhBMP-2的技术。通过优化基因、质粒和宿主，构建了具有自主知识产权的高产菌。经培养基、诱导条件和过程控制优化，实现了高活性重组蛋白的规模化稳定生产。

生物材料能守护更多人的健康

对于年轻的股骨头坏死的病人，可使用这种生物材料实现保髋治疗；对于腰椎退行性病变的病人，在骨修复新材料的辅助下，也可以促进腰椎融合，让老年人脊椎疾病的微创手术成为现实。

除了加速骨损伤愈合、创造新术式外，骨修复材料还可以用于帮助老年人实现牙种植。种植牙需要种在口腔颌面的牙槽骨上，老年人通常牙槽骨萎缩，难以种植或易导致种植失败，这些最需要种植牙的人群反而种不了牙。有了高活性骨修复材料，老年人植牙成功率大大提高。

关于骨修复材料下一步的发展，刘昌胜说，目前国内的研究方向主要有两个方面，第一趋向于进一步提高材料的活性，第二针对个性化的病人，提高材料的综合使用性能。

信息来源：上海大学、新民周刊、浦东科协等

(中国粉体网编辑整理/昧光)

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除!