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  3月27日，Science旗下著名期刊Science Advances《科學(xué)進(jìn)展》以封面亮點(diǎn)報(bào)道了華中科技大學(xué)生命學(xué)院張勝民教授團(tuán)隊(duì)的原創(chuàng)發(fā)現(xiàn)：Bioenergetic-active materials enhance tissue regeneration by modulating cellular metabolic state，即生物能量活性材料通過(guò)調(diào)控細(xì)胞代謝狀態(tài)促進(jìn)組織再生。封面報(bào)道強(qiáng)調(diào)，該項(xiàng)發(fā)現(xiàn)展示了生物材料科學(xué)與再生醫(yī)學(xué)新的地平線(xiàn)。

  100年來(lái)，生物醫(yī)用材料一直被分為生物惰性材料、生物活性材料和可降解吸收材料等來(lái)進(jìn)行研究和歸類(lèi)。特別是后者（可降解吸收材料），是組織工程和再生醫(yī)學(xué)的關(guān)鍵物質(zhì)基礎(chǔ)，它的出現(xiàn)使得大體積缺失組織器官修復(fù)再生成為了可能。通常，實(shí)現(xiàn)組織工程三大要素包括：組織支架（Scaffold）、種子細(xì)胞和生長(zhǎng)因子。Bioenergetic-active materials（生物能量活性材料）是華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上原創(chuàng)提出的新概念生物材料，其區(qū)別于現(xiàn)有生物活性和可降解材料的顯著優(yōu)勢(shì)在于：所構(gòu)建的生物能量活性材料在組織工程和重建過(guò)程中，其降解分子碎片可直接參與線(xiàn)粒體內(nèi)三羧酸循環(huán)，原位提高細(xì)胞能量代謝水平，從而顯著促進(jìn)缺損組織重建和再生；而常用可降解生物材料，例如美國(guó)FDA批準(zhǔn)的PLA、PLGA、PCL等，作為支架材料其降解產(chǎn)物則無(wú)法參與三羧酸循環(huán)。典型的體內(nèi)組織修復(fù)重建試驗(yàn)表明，同等條件下，新材料可誘導(dǎo)提高一倍的新生骨量。因此，課題組提出的生物能量活性材料在組織重建中同時(shí)起到了組織支架和類(lèi)似“生長(zhǎng)因子”的雙重作用，具備了可降解吸收材料和細(xì)胞/基因活性材料的功能，展現(xiàn)了某種超級(jí)生物材料的特性，故在重大疾病和災(zāi)害事故導(dǎo)致的大體積缺失組織器官的修復(fù)再生和快速重建領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。

圖1：《Science Advances》2020年3月封面報(bào)道張勝民教授團(tuán)隊(duì)首創(chuàng)生物能量活性材料，展示了生物材料科學(xué)與再生醫(yī)學(xué)新的地平線(xiàn).

圖2：生物能量活性材料在組織修復(fù)和重建過(guò)程中，其降解分子碎片可直接參與線(xiàn)粒體內(nèi)三羧酸循環(huán)，原位提高細(xì)胞能量代謝水平，從而顯著促進(jìn)組織構(gòu)建和再生.

  為實(shí)現(xiàn)將論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上，張勝民教授團(tuán)隊(duì)早在相繼取得中國(guó)和美國(guó)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)后，先發(fā)開(kāi)始了該項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化工作。目前團(tuán)隊(duì)已與相關(guān)國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)合作，率先開(kāi)發(fā)出了第一代和第二代產(chǎn)品樣品，將陸續(xù)啟動(dòng)在中國(guó)、歐盟和美國(guó)的植入醫(yī)療器械產(chǎn)品認(rèn)證。這一重要進(jìn)展表明，我國(guó)在該領(lǐng)域的研發(fā)要領(lǐng)先世界跨國(guó)公司5年以上。這一個(gè)案也是中國(guó)生物材料前瞻性創(chuàng)新研究和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化從跟跑、到并跑、再到超越的一個(gè)縮影。

  在取得完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和完成大部分研究工作后，張勝民教授團(tuán)隊(duì)劉浩明博士受邀來(lái)到英國(guó)皇家工程院院士、帝國(guó)理工 Molly Stevens教授實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展了合作研究，完成了該新概念材料在體外誘導(dǎo)成骨的3D拉曼成像表征等工作。

  該論文的第一作者為劉浩明博士、杜瑩瑩博士，張勝民教授為通訊作者，華中科技大學(xué)為第一作者單位，英國(guó)皇家工程院院士、帝國(guó)理工學(xué)院Molly Stevens教授為共同通訊作者，王江林教授、楊高潔博士、Jean-Philippe St-Pierre、Mads S. Bergholt、Hélène Autefage、蔡明樂(lè)等參與研究。

  研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、華中科技大學(xué)“生物材料與再生醫(yī)學(xué)”交叉學(xué)科重點(diǎn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等資助。

  論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay7608