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【专访】“骨肉相连”团队: 让更多人奔跑在阳光下

发布日期: 2021-05-03    作者: 学生记者 张晨星 敖嘉林 杨孟哲    阅读:

上图:团队成员在实验室  下图:团队合影(左三为张进老师)

“一场车祸,夺走了武友群的双腿,让他永远失去了阳光下奔跑的机会;一场骨疾病,让尚金香的胳膊成了摆设,成为一个连更换卫生巾都需要别人完成的人。如果当时他们有一个被治愈的机会,或许就是一次重生。”我校石油化工学院“骨肉相连”团队队长李飞翰,在第八届中国大学生高分子材料创新创业大赛(以下简称 PMC)的答辩稿里写下了这么一段话。

比赛中,团队不负众望,凭借创新性地使用 3D 打印技术,突破了传统骨骼肌修复支架的技术瓶颈,为百万患者带去了“重生”的希望,并从126 所参赛高校中脱颖而出,斩获该项赛事一等奖,指导老师侯琳熙、张进也获得“优秀指导老师”的称号。


3D打印仿生支架产品 创新诠释“骨肉相连”

数据显示,全国每年因疾病、运动、交通事故等引起的骨骼肌修复手术达百万例。当前治疗过程中使用的支架需要打印多个骨骼肌层次,再像“堆积木”一样组装植入人体。这种材料在体内仅为支撑作用,无法降解,需要通过手术取出,多次手术增加了病人的痛苦。

想让更多人减轻术后恢复的痛苦,重返阳光下的奔跑,这是团队选择在生物材料领域研发仿生支架的初衷。然而,生物类产品过长的投入周期和严格的材料审批,让不少参赛者望而却步。

凭着对技术的自信和冒险的干劲,团队在一遍又一遍的试验中,找到了希望。

首先要解决的问题是支架的打印方式。传统支架需要多次打印+拼接植入体内的方式,不易固定,甚至有脱落的危险。指导老师张进在哈佛大学学习时,曾经接触到的 3D 打印技术帮助团队实现了创新——实现连续式、一体化的打印,并且能同时打印骨骼、肌肉等多层次结构,大大提升了层间的结合力。

确定了支架的打印方式,找到合适的支架材料又是一大难题。筛选材料的每一步都要进行反复实验,对实验数据进行严格的分析,对比各种材料的性能优劣,不断修改成分。

在经过无数次实验与筛选后,团队最终找到了具有良好的生物相容性和生物降解性的GelMA水凝胶作为支架基质。同时仿照人体骨骼结构进行设计,并添加多种生长因子,这样的仿生材料在体内 30 天能完全降解并促进骨骼肌恢复功能,无需二次手术取出,恰好诠释了“骨肉相连”的含义。

2020年3月,在侯琳熙教授的牵头下,来自侯琳熙-张进课题组的 4名成员组建了“骨肉相连”团队,带着“骨骼肌一体化修复”方案,向第八届PMC决赛发起了冲刺。


大赛背后的历练

从校赛、省赛再到国赛,跨度长达 8 个月,这是一场对团队耐力的考验。“每两周就要提交一次材料,评委会根据材料不断提出新的问题,往往一次比一次刁钻。”因此,对申报材料进行“大换血”是常有的事。为了满足“挑剔”的评委们,光是项目策划书,团队就准备了七十多页。

同时,团队通过“头脑风暴”的方式进行项目预演,以应对展示时可能遇到的突发情况。大家共同讨论,预设可能的问题,再将想法汇总成答案,一个流程下来就是三四个小时。正如队长李飞翰所说:“我们不打无准备的仗!”

扎实且富有创新性的科研成果加上充足的准备,让团队站在了总决赛的舞台上,凭借着支架打印时间缩短15倍、层次结合力提高90%、医疗资源消耗减少 5 倍的突破性成就,团队的“骨骼肌一体化修复”方案荣获大赛一等奖。

谈起这次的竞赛经历,团队的学生成员们直言:“这不仅是参赛成员的奖项,更是两位老师带领的课题组全体成员努力的结果。”

课题组在侯琳熙教授的牵头和支持下成立,直至斩获大奖,已经来到了第三个年头,发展成了拥有 15名学生的科研团队。张进老师是课题组的主要负责人,她的研究方向——生物化工也一直是课题组的科研重点。

面对这些枯燥的实验和数据,张进老师希望团队多一些活力和欢乐。私下里,她一直以“年轻人”的方式与学生们相处。空余时间,大家常常来到张进老师家聚会,在团队成员的眼中,张进老师和他们是“亦师亦友”的关系。

一旦回到学习和工作上,指导老师们便对成员报以更高的要求和期待,不仅仅是学术方面,更是综合能力的全面培养。

李飞翰本科期间就收获了多项国家级荣誉,还获得“2019 中国大学生年度人物”称号。通过日常的科研工作,张进老师很快发现了李飞翰的不足之处。“飞翰的学习经历太顺了,所以一遇到挫折,她就容易有些急躁。”因此,张进老师总是把周期较长,又不容易出成果的项目交给她,“希望能磨一磨耐性”。

刚开始,李飞翰做起这些项目来总是磕磕绊绊,让她直呼折磨。但随着项目的一步步推进,从开始的不知所措,到慢慢从容,在一次次面对挫折的过程中,李飞翰打磨了耐性,完成了从“学霸”到“队长”的进一步蜕变。

除了李飞翰,三年来,团队的每一名成员都经过这样“对症下药”的历练,得到了快速的成长。而随着团队整体综合素质的提升,课题组多年的沉淀终于绽放出了耀眼的光芒。

谈到团队和项目未来的发展,张进老师说:“我们目前只做了动物实验,在人体内的实验还没有开展。”据介绍,团队将与安徽医科大学和行业公司合作,推动项目的临床化和产业化。未来,团队将成立公司,以合肥市为基本点,向安徽省以及周边城市扩散,再逐步推广至全国,甚至全世界。(统稿:蓝苗)


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作者:学生记者 张晨星 敖嘉林 杨孟哲

原文见《ms88报》第798期(2021年04月29日编印)