全球领先的特种化工企业赢创工业集团正在研发一种先进的可生物降解高强度复合材料,有望替代金属用于骨折内固定植入物。这些植入物在骨骼愈合过程中能被人体自然吸收,避免了二次手术取出的痛苦。
目前临床常用的金属植入物要么永久留在体内,要么需要额外手术取出。赢创的新型复合材料由聚合物和骨骼中天然存在的物质组成,可在体内逐步降解,最终被人体吸收。该项目仍处于早期阶段,但潜在优势显著:患者无需二次手术,且特殊设计有助于骨骼更快再生。
该项目位于美国阿拉巴马州伯明翰的医疗设备项目屋,由20多名专家组成的团队负责开发新型医疗技术解决方案,特别是植入物。项目负责人Andreas Karau博士表示:“长远来看,我们关注再生医学,希望开发出生物可吸收植入物,以健康组织替代受损组织。目前关于生物可降解复合材料的工作正朝这一目标迈出第一步。”
市场对高强度生物可降解材料需求巨大。骨折固定所需植入物数量可观:例如,骨质疏松症每年导致约890万例骨折。此外,全球医疗技术市场规模达3000亿欧元,并以每年约6%的速度增长。美国占全球最大市场份额(约40%),且美国公司是植入技术的主要参与者,其他主要市场包括欧洲和日本。
赢创在聚乳酸基聚合物领域处于领导地位,这是开发再生医学材料和解决方案的重要基础。这种聚合物可分解为二氧化碳和水,降解时间取决于分子组成、链长和结晶度,可持续数周至数月,确保骨骼或其他组织有足够时间再生。医疗设备制造商使用赢创医药健康业务线销售的RESOMER®聚合物生产生物可吸收骨螺钉、骨针和小型板,主要用于缝合膝盖或肩膀的韧带撕裂,以及固定手指或面部较小骨骼。
但Karau指出:“目前这种材料强度还不够,无法用于固定大型承重骨骼。”因此,研究人员尝试在可降解聚合物中加入无机物质,如磷酸钙衍生物,以提高强度并增加生物相容性。“随着聚合物降解,钙和磷酸盐被吸收进入新形成的骨组织。”此外,借助3D打印技术,有望为患者量身定制植入物。赢创伯明翰团队的目标之一是使生物可降解聚合物适用于3D打印工艺。
Karau补充道:“我们的长期目标是开发能够移植活细胞的聚合物支架,打造真正意义上的生物植入物。”这种方式可实现软骨再生,或以健康组织替代受损心脏组织等。但研究人员必须首先提高这些材料的生物相容性。
伯明翰的科学家隶属赢创战略创新部门Creavis,与医药健康和功能材料业务线的聚合物专家紧密合作。该团队正在开展生物相容性塑料研究,应用于赢创VESTAKEEP®植入产品系列。目前,赢创医疗技术产品组合包括RESOMER®和VESTAKEEP®植入材料,以及用于成型导管和类似应用的VESTAMID® Care聚酰胺树脂。