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文 | 動脈橙果局
顱內(nèi)動脈狹窄是造成缺血性腦卒中的一個重要原因。在我國，顱內(nèi)動脈狹窄的發(fā)生率已經(jīng)高達13.2%，是威脅中國人腦血管健康的重要疾病之一。
目前，支架置入術(shù)是治療顱內(nèi)動脈狹窄的有效手段之一，但大多數(shù)腦血管支架都是由傳統(tǒng)合金材料制成，并不能實現(xiàn)降解。
因此，支架植入后將永久留置體內(nèi)，極有可能引發(fā)血管慢性炎癥、血管愈合延遲、支架內(nèi)血栓形成等癥狀?；颊咝枰?strong>終生服用抗血小板藥來減少并發(fā)癥機率，這自然會給患者造成巨大的心理負擔，也會給醫(yī)療資源帶來壓力。
據(jù)統(tǒng)計，中國每年心腦血管支架耗材總值約400億，其中80%以上腦血管支架都只能依賴進口，這極大地限制了我國醫(yī)療在顱內(nèi)缺血性疾病方面的發(fā)展。
種種跡象都顯示出了一個問題——我國亟需推進可降解腦血管支架的研究。
基于22年對腦血管疾病的臨床研究經(jīng)驗，來自北京天壇醫(yī)院的劉愛華教授和他的團隊觀察到了這一醫(yī)療痛點，并開始著手研究可降解的腦血管支架。經(jīng)過6年的時間，終于研發(fā)出了“可降解鋅合金頭頸部支架”（后簡稱可降解腦血管支架）。
劉愛華教授告訴動脈橙果局：“這款可降解的腦血管支架可以說是首創(chuàng)，不但支撐性好，降解速度也快，在腦血管領(lǐng)域有極大的應(yīng)用空間。”
那么“可降解鋅合金頭頸部支架”究竟是怎么實現(xiàn)降解的呢？劉愛華教授及其團隊在這6年里又做了哪些努力呢？帶著這些問題，動脈橙果局與劉愛華教授進行了一次深度對話。
在討論可降解支架之前，我們得先搞清楚一個問題：“可降解”=“可吸收”嗎？
對于外行人來說，這兩種說法似乎沒什么區(qū)別，最終結(jié)局都是支架不靠外力介入取出，自己在血管里消失不見。
但其實不然，劉愛華教授談道：“‘可吸收’絕不能和‘可降解’畫上等號。因為‘可吸收’一般都是使用高分子材料，通過血液流動將支架一點一點剝離帶走。這樣的方式，雖然解決了支架無法取出體內(nèi)而引起的血管類疾病，但又埋下了新的隱患。畢竟被血液剝離帶走并不是完全的消失，極有可能會在其他地方形成堆積，引發(fā)其他血管疾病。而我們要做的‘可降解’，是通過細胞將支架完全吞噬消失，從根本上解決支架隱患。”
這樣聽來，實現(xiàn)“可降解”似乎找到能被細胞吞噬的材料就能夠?qū)崿F(xiàn)了。
但這過程并不簡單。為了找到滿足“降解要求”的材料，劉愛華教授花了整整6年時間。
最開始，劉愛華教授嘗試了聚乳酸材料，這也就是我們所說的高分子材料。
但在試驗后，劉愛華教授發(fā)現(xiàn)，聚乳酸材料的力學(xué)性能不足，無法形成較好的支撐，和血管的貼合程度也有待進一步優(yōu)化，但最重要的還是安全性無法得到保證。就像前文說到的，聚乳酸材料會被血液分解沖走，極大可能在血管中形成堵塞，壓迫血管空間，造成不必要的并發(fā)癥，給患者的健康帶來風險隱患。
因此，劉愛華教授決定放棄市場大火的高分子材料，另辟蹊徑。
既然金屬支架的力學(xué)性能能夠達標，那就從金屬方向下功夫。劉愛華教授的第二種材料便選擇了鎂合金材料。
鎂合金材料既能滿足支撐力，同時也能實現(xiàn)細胞吞噬降解，幾乎是完美的材料了。但鎂合金的降解速度過快，6-12個月便完全降解了。這樣短的降解時間，并不能保證血管完全恢復(fù)，因此，這一材料也被棄用。
之后劉愛華教授還嘗試了鐵合金材料，但又因降解時間過長被棄用。
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同材料的力學(xué)支撐性和降解周期
每一次失敗都給了劉愛華教授經(jīng)驗與啟發(fā)。最終，通過材料基因組學(xué)的篩選，他敲定了鋅合金作為支架材料。
因為鋅合金材料力學(xué)性能遠大于生物可降解血管支架材料，和骨科植入材料的要求。并且體內(nèi)、外研究都能證明鋅合金無毒，且有良好的生物相容性。總而言之，無論在支撐性還是降解速度上，鋅合金都最貼合的理想材料。
劉愛華教授向動脈橙果局介紹道：“從我們的實驗結(jié)果可以看到，鋅合金材料在半年后開始逐漸降解，大概兩到三年就能實現(xiàn)90%—95%的降解，保證了我們血管的支撐性，是做腦血管支架非常好的材料。這一發(fā)現(xiàn)在全球我們都是領(lǐng)先的，因此，我們有信心將它做好，改寫中國腦血管支架的現(xiàn)狀！”
敲定材料只是研發(fā)可降解血管支架的第一步。在支架塑形、材料厚度以及藥物涂層上，劉愛華教授又有自己的巧思。
首先是支架塑形。由于腦血管的直徑非常小，比心臟血管還要細很多，因此，對支架精細度的要求就更高了。
但在支架方面鋅合金的利用比較少，我們對于鋅合金的塑形技術(shù)的把控并沒有完全實現(xiàn)。因此，劉愛華教授通過通過多尺度模擬方法，摸索出了鋅銅合金凝固和冷熱加工成形過程的科學(xué)規(guī)律。
劉愛華教授成功探索出鋅合金的規(guī)律，不但是在“可降解腦血管支架”項目中取得的重大突破，更為未來研究鋅合金材料的應(yīng)用與發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。
其次，就是對支架厚度的把控。為了保證支架植入后，血管內(nèi)直徑不會壓縮，影響血液流通，支架的厚度必須非常薄。
當然，厚度的把控可以通過工業(yè)技術(shù)實現(xiàn)，但工業(yè)技術(shù)無法實現(xiàn)0.8-0.7毫米的把控，因此還得從結(jié)構(gòu)上下功夫。
劉愛華教授采用了“雙S”結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少了用材面積的同時，也減少了對血管的空間占用。
“雙S”結(jié)構(gòu)細節(jié)
劉愛華教授告訴動脈橙果局：“‘雙S’結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的支架，比現(xiàn)有的顱內(nèi)支架的支架壁都要薄，血液通過性肯定就更好了，降低了患者血管堵塞的風險。目前我們的技術(shù)能夠?qū)⒅Ъ芎穸缺３衷?.8毫米，但現(xiàn)階段世界最薄能做到0.7毫米。下一步，我們也希望將支架厚度改進到0.7毫米。這是極限，也是我們的目標。”
最后，藥物涂料也同樣關(guān)鍵。在支架植入體內(nèi)后，極有可能出現(xiàn)排異反應(yīng)，因此需要在支架表面覆蓋藥物涂層，降低排異風險。
劉愛華教授采用了非對稱涂層技術(shù)。支架有了藥物涂層的包裹，在植入入體內(nèi)與血管內(nèi)皮接觸時，就能迅速地內(nèi)皮化。支架會被包纏進血管內(nèi)皮，穩(wěn)定性和血管支撐性都會大大提升。
這一技術(shù)的發(fā)明，不單是顱內(nèi)支架可以使用，在心臟支架等領(lǐng)域都可以進行運用與拓展。劉愛華教授介紹道：“我們的不對稱涂層藥物技術(shù)的研究屬于是國內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)，目前已經(jīng)獲得了國際PCT專利授權(quán)。下一步，我們的技術(shù)就能進行到初期臨床試驗環(huán)節(jié)，爭取給更多同行在支架研發(fā)方面帶來新思路。”
劉愛華教授作為北京天壇醫(yī)院神經(jīng)介入中心病區(qū)主任，在腦血管疾病領(lǐng)域有豐富的臨床經(jīng)驗，并且共發(fā)表SCI科研論文136篇，可以說是在科研領(lǐng)域碩果累累。
但他卻說：“如果只有我一個人，這項技術(shù)是不可能完成的。”
因為劉愛華教授作為臨床醫(yī)生，要將科研成果轉(zhuǎn)化落地，且不說對市場的理解，就說對技術(shù)的把握也只能專注于自己所在的領(lǐng)域，關(guān)于材料以及醫(yī)療器械方面，并不能實現(xiàn)全領(lǐng)域的精通。
因此，劉愛華教授的團隊中還有兩大幫手：一位是北京科技大學(xué)材料學(xué)院院長王魯寧教授，另一位是曾獲2020年度國家科技進步獎的張海軍教授。
這兩位教授分別專攻材料學(xué)和醫(yī)療器械開發(fā)，在研究心臟支架方面有著豐富的經(jīng)驗。這次，劉愛華教授與他們強強聯(lián)手，才研發(fā)出了“可降解腦血管支架”。
劉愛華教授說：“在國外，很多搞科研的醫(yī)生是有工科背景的，因此在研發(fā)一些醫(yī)療器械時能夠更準確、快速的找到適合的材料、運用領(lǐng)域等。但我國是將工科和醫(yī)學(xué)明確分開了的。在這樣的情況下，臨床醫(yī)生和多領(lǐng)域人才合作，組建團隊，才能更有效彌補自己行業(yè)中的缺漏。”
的確如此，目前醫(yī)工合作已經(jīng)成為了我國醫(yī)療領(lǐng)域科研的大趨勢，越來越多跨領(lǐng)域的人才涌現(xiàn)，促進著我國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的進步。就像劉愛華教授所說：“集眾人之智慧，將科研做到極致。”這是劉愛華教授的“可降解腦血管支架”的成功出路，也將是我國醫(yī)療發(fā)展的未來方向。
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