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【香港神州集運】“骨肉相連”團隊: 讓更多人奔跑在陽光下

發佈日期: 2021-05-03    作者: 學生記者 張晨星 敖嘉林 楊孟哲    閲讀:

上圖:團隊成員在實驗室  下圖:團隊合影(左三為張進老師)

“一場車禍,奪走了武友羣的雙腿,讓他永遠失去了陽光下奔跑的機會;一場骨疾病,讓尚金香的胳膊成了擺設,成為一個連更換衞生巾都需要別人完成的人。如果當時他們有一個被治癒的機會,或許就是一次重生。”我校石油化工學院“骨肉相連”團隊隊長李飛翰,在第八屆中國大學生高分子材料創新創業大賽(以下簡稱 PMC)的答辯稿裏寫下了這麼一段話。

比賽中,團隊不負眾望,憑藉創新性地使用 3D 打印技術,突破了傳統骨骼肌修復支架的技術瓶頸,為百萬患者帶去了“重生”的希望,並從126 所參賽高校中脱穎而出,斬獲該項賽事一等獎,指導老師侯琳熙、張進也獲得“優秀指導老師”的稱號。


3D打印仿生支架產品 創新詮釋“骨肉相連”

數據顯示,全國每年因疾病、運動、交通事故等引起的骨骼肌修復手術達百萬例。當前治療過程中使用的支架需要打印多個骨骼肌層次,再像“堆積木”一樣組裝植入人體。這種材料在體內僅為支撐作用,無法降解,需要通過手術取出,多次手術增加了病人的痛苦。

想讓更多人減輕術後恢復的痛苦,重返陽光下的奔跑,這是團隊選擇在生物材料領域研發仿生支架的初衷。然而,生物類產品過長的投入週期和嚴格的材料審批,讓不少參賽者望而卻步。

憑着對技術的自信和冒險的幹勁,團隊在一遍又一遍的試驗中,找到了希望。

首先要解決的問題是支架的打印方式。傳統支架需要多次打印+拼接植入體內的方式,不易固定,甚至有脱落的危險。指導老師張進在哈佛大學學習時,曾經接觸到的 3D 打印技術幫助團隊實現了創新——實現連續式、一體化的打印,並且能同時打印骨骼、肌肉等多層次結構,大大提升了層間的結合力。

確定了支架的打印方式,找到合適的支架材料又是一大難題。篩選材料的每一步都要進行反覆實驗,對實驗數據進行嚴格的分析,對比各種材料的性能優劣,不斷修改成分。

在經過無數次實驗與篩選後,團隊最終找到了具有良好的生物相容性和生物降解性的GelMA水凝膠作為支架基質。同時仿照人體骨骼結構進行設計,並添加多種生長因子,這樣的仿生材料在體內 30 天能完全降解並促進骨骼肌恢復功能,無需二次手術取出,恰好詮釋了“骨肉相連”的含義。

2020年3月,在侯琳熙教授的牽頭下,來自侯琳熙-張進課題組的 4名成員組建了“骨肉相連”團隊,帶着“骨骼肌一體化修復”方案,向第八屆PMC決賽發起了衝刺。


大賽背後的歷練

從校賽、省賽再到國賽,跨度長達 8 個月,這是一場對團隊耐力的考驗。“每兩週就要提交一次材料,評委會根據材料不斷提出新的問題,往往一次比一次刁鑽。”因此,對申報材料進行“大換血”是常有的事。為了滿足“挑剔”的評委們,光是項目策劃書,團隊就準備了七十多頁。

同時,團隊通過“頭腦風暴”的方式進行項目預演,以應對展示時可能遇到的突發情況。大家共同討論,預設可能的問題,再將想法彙總成答案,一個流程下來就是三四個小時。正如隊長李飛翰所説:“我們不打無準備的仗!”

紮實且富有創新性的科研成果加上充足的準備,讓團隊站在了總決賽的舞台上,憑藉着支架打印時間縮短15倍、層次結合力提高90%、醫療資源消耗減少 5 倍的突破性成就,團隊的“骨骼肌一體化修復”方案榮獲大賽一等獎。

談起這次的競賽經歷,團隊的學生成員們直言:“這不僅是參賽成員的獎項,更是兩位老師帶領的課題組全體成員努力的結果。”

課題組在侯琳熙教授的牽頭和支持下成立,直至斬獲大獎,已經來到了第三個年頭,發展成了擁有 15名學生的科研團隊。張進老師是課題組的主要負責人,她的研究方向——生物化工也一直是課題組的科研重點。

面對這些枯燥的實驗和數據,張進老師希望團隊多一些活力和歡樂。私下裏,她一直以“年輕人”的方式與學生們相處。空餘時間,大家常常來到張進老師家聚會,在團隊成員的眼中,張進老師和他們是“亦師亦友”的關係。

一旦回到學習和工作上,指導老師們便對成員報以更高的要求和期待,不僅僅是學術方面,更是綜合能力的全面培養。

李飛翰本科期間就收穫了多項國家級榮譽,還獲得“2019 中國大學生年度人物”稱號。通過日常的科研工作,張進老師很快發現了李飛翰的不足之處。“飛翰的學習經歷太順了,所以一遇到挫折,她就容易有些急躁。”因此,張進老師總是把週期較長,又不容易出成果的項目交給她,“希望能磨一磨耐性”。

剛開始,李飛翰做起這些項目來總是磕磕絆絆,讓她直呼折磨。但隨着項目的一步步推進,從開始的不知所措,到慢慢從容,在一次次面對挫折的過程中,李飛翰打磨了耐性,完成了從“學霸”到“隊長”的進一步蜕變。

除了李飛翰,三年來,團隊的每一名成員都經過這樣“對症下藥”的歷練,得到了快速的成長。而隨着團隊整體綜合素質的提升,課題組多年的沉澱終於綻放出了耀眼的光芒。

談到團隊和項目未來的發展,張進老師説:“我們目前只做了動物實驗,在人體內的實驗還沒有開展。”據介紹,團隊將與福建醫科大學和行業公司合作,推動項目的臨牀化和產業化。未來,團隊將成立公司,以福州市為基本點,向福建省以及周邊城市擴散,再逐步推廣至全國,甚至全世界。(統稿:藍苗)


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作者:學生記者 張晨星 敖嘉林 楊孟哲

原文見《福州大學報》第798期(2021年04月29日編印)