新型丝胶生物材料在组织器官再生修复中的研究及应用

主要完成人：王琳、吕其英、宋煜、王健

创伤再生修复是我国的重大需求，我国每年因各类事故、创伤、疾病等造成的组织器官缺损或功能衰竭人数居世界首位，大量病人迫切希望得到救治。目前制约创伤再生修复的主要瓶颈是缺乏合适的生物材料和有效的修复技术。

王琳教授面向人民生命健康的重大需求，围绕“再生医学关键生物材料和创伤修复关键技术”，带领团队历时十余年科研攻关，在“国家重点研发计划”“科技部国合重点”等支持下，从缫丝废料中率先发现了一类性能优越的新生物材料-丝胶，开创丝胶提取新方法，系统研究揭示了其独特理化及生物学特性，研发了一系列基于丝胶的组织特异性修复技术，成功实现了多种创伤组织结构及功能的高效修复。系列成果在Nature Biomedical Engineering、Advanced Materials等国际权威期刊发表高质量论文178篇，被Science、Cell等引用，获得具有完全自主知识产权的国际/国家发明专利39项，并入选“全国医工结合科技创新十大进展”。王琳教授以第一完成人获得吴阶平医药创新奖、中国青年科技奖、教育部高等学校科研优秀成果奖、王正国创伤医学创新奖、钟南山青年科技创新奖、湖北省技术发明奖一等奖、湖北省科技进步奖一等奖等，成果被央视《新闻联播》家国栋梁专题报道。本年度主要成果包括：

（1）目前临床使用的心脏起搏器通常是金属外壳结合锂电源等，毒性大、生物相容性差，并难以降解。王琳教授团队利用医工交叉研究的优势，以来自蚕丝中的丝胶为原料，首次设计并研发了一种可体内植入、安全、可吸收的丝胶超级电容器，该电容器具有很高的生物相容性和保形性能，移植到体内、充电后可以产生有规律的电脉冲，使得停跳的心脏有规律地复跳，因此有望作为一种植入式心脏起搏器的核心元件应用于临床，并具有良好临床转化前景。成果以封面文章发表于权威期刊Adv. Energy Mater.，并申请国家发明专利。

（2）针对目前临床使用的脱细胞心脏瓣膜易衰败，细胞化效率低下的问题，王琳教授带领团队率先研发了基于丝胶的心脏瓣膜，丝胶修饰显著促进了心脏瓣膜的内皮化，解决了心脏瓣膜生物瓣易衰败的核心问题，显著提高了其使用寿命及性能；并进一步研究揭示了丝胶促内皮细胞粘附的关键机制，成果以封面文章发表于国际权威期刊Adv. Funct. Mater，并获得国际高度评价。

（3）针对长距离外周神经修复难的问题，王琳教授团队历时多年，研发了多种丝胶神经导管，实现了外周神经修复技术的突破。本年度成功研发一种促神经再生的丝胶神经导管，能通过广泛上调神经修复关键细胞-施万细胞再生相关基因的表达，有效重塑受损再生微环境，实现了长距离离断神经的结构及功能的高效修复，效果可媲美临床治疗的金标准。

王琳教授引领的系列科研成果，能使缫丝行业的副产物转变为高科技价值的组织工程产品，相关技术能服务于生物医药行业，造福创伤患者，具有良好的转化前景，对促进我国再生医学发展具有重要意义；相关技术的应用及转化，有望为我国古老的蚕丝行业注入新的生命力，促进我国传统丝绸行业的升级与转型。