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李剑宇:“人造胶水粘结性超现有材料100倍”,他想造出最聪明的人造软组织材料 | “35岁以下科技创新35人”中国榜单专栏

2019 年 12 月 14 日,《麻省理工科技评论》公布了 2019 年“35 岁以下科技创新 35 人”(Innovators Under 35 China)中国区榜单。在本届…

2019 年 12 月 14 日,《麻省理工科技评论》公布了 2019 年“35 岁以下科技创新 35 人”(Innovators Under 35 China)中国区榜单。在本届榜单上,虽然缺失了“创业家”的身影,但是我们看到了许多在具有产业化潜能的领域坚持科研使命的获奖人,也看到更多散布在海外顶尖学术机构的科学家们,用自身不改初心的坚持努力,取得了世界级标竿成就的科研成果,其中有超过半数以上的获奖者,都取得了世界级的突破性研究成果与发现。我们将陆续发出对 35 位获奖者的独家专访,介绍他们的科技创新成果与经验,以及他们对科技趋势的理解与判断。

关于 Innovators Under 35 China 榜单
自 1999 年起,《麻省理工科技评论》每年都会推出“35 岁以下科技创新 35 人”榜单,旨在于全球范围内评选出被认为最有才华、最具创新精神,以及最有可能改变世界的 35 位年轻技术创新者或企业家,共分为发明家、创业家、远见者、人文关怀者及先锋者五类。2017 年,该榜单正式推出中国区评选,遴选中国籍的青年科技创新者。新一届 2020 年度榜单正在征集提名与报名,截止时间 2020 年 6 月 30 日。详情请见文末。


李剑宇

发明家


李剑宇凭借其在生物材料领域取得的一系列成果,荣膺 2019 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”中国区得主。


获奖时年龄:31 岁

获奖时职位:加拿大麦吉尔大学机械工程系助理教授
获奖理由:为满足生物医疗需求,他让生物材料更接近人体组织。


随着全球人口老龄化的加剧及各种医疗挑战的出现,让生物材料的重要性日益凸显。如今硬质生物材料已经在医疗领域被广泛使用,比如钛合金和陶瓷替代牙齿和骨骼的技术已经非常成熟,但在软组织医学方面,现有的生物材料还远远无法满足临床应用的需要,比如用于创伤止血、伤口愈合、关节软骨和椎间盘修复等等。

 

其中的关键原因在于以往的软质生物材料的机械性能远低于生物组织,比如难以形成有效可靠的组织粘附。

 

现于加拿大麦吉尔大学机械工程系任助理教授的李剑宇及其团队,采用包括材料、力学、化学、仿生和生物工程在内的多学科交叉的方法,开发了多种新型生物材料,可作为高强度生物胶水用于替代手术缝合线闭合伤口,高性能仿生植入材料用于关节软骨和椎间盘修复,新型止血材料用于控制大出血。

 

这些新材料的性能远超既有的材料,比如它们的组织粘附性能是现有材料的 100 倍以上,同时具有出色的⽣物相容性,而且能实现药物控释、细胞递送等功能。

 

在伤口修复方面,李剑宇表示目前使用的基本都是“惰性”材料,为伤口提供基本的保护,但没法促进伤口愈合。他的团队开发新型生物材料是一种具有生物力学活性的物质,让材料更加聪明(Smart),将其用于伤口修复时,它不仅能够保护伤口,同时还能对组织施加一定的外力,来促进伤口的闭合

 

目前,李剑宇课题组的研究方向包括将生物材料用于软骨和椎间盘修复。

 

人在衰老过程中,关节、椎间盘等软组织易出现问题。目前的治疗方案通常会采用金属、塑料等硬质材料植入体内,用以修复或代替受损软组织。

 

但问题在于,这些硬质材料的生物力学性质和含水量与原本的软组织相去甚远,长期使用会有较大的生物相容性问题,甚至会造成临近软组织的病变。这正是目前的软组织医学所遇到的困境之一。


图 | 李剑宇在颁奖典礼上做演讲(来源:DeepTech)


李剑宇希望以更加仿生的生物材料,做到不仅在化学性质上接近人体组织,同时也在机械性质、生物活性上做到与健康的人体组织相近。他将新型生物材料形容为“像果冻一样”,其含水量和人体组织相当,同时在机械性质上也能做到和人体组织差不多,甚至优于人本身的组织。

 

李剑宇解释称,上述提到的应用场景:具有活性的止血材料、生物胶水和修复关节软骨的生物材料,其共同点是其涉及到的组织都是人体软组织,硬度较低的同时还富含水。


他希望未来的生物医学材料,不但能够取代手术缝合线来修复伤口,而且能像假牙修复牙齿一样,安全高效地修复关节软骨和椎间盘等各类软组织。

 

李剑宇最早在浙江大学读本科时专业是材料与工程,而在美国哈佛大学修读博士时,研究方向则更加侧重材料力学。再到博士后阶段,李剑宇的研究方向则进入到了生物材料和生物工程领域。

 

其个人的独特求学过程,让他拥有一个跨学科交叉的背景。而在研究工作中,这一背景也让他能以一种非传统的角度和方法开发新材料,比如从仿生的理念出发,研究生物组织本身的性质,再结合多学科交叉的方式打造新的材料,重塑生物组织本身的性质,满足实际生物医疗需求。

 

在李剑宇看来,从开始博士生涯到如今的 9 年时间,他的研究工作从最早的基础研究到如今正一步一步接近最终的实际应用。

 

在 9 年前,李剑宇还认为这仅仅是一个传统的科研工作,而随着后来的论文产出、成功申请专利等进展,研究工作的正向推进,让李剑宇逐渐看到了将这项技术直接用于患者治疗的巨大潜力。

 

目前,李剑宇团队专注于这些新型生物材料的优化和临床前测试,下一个里程碑目标是将该材料技术推向临床转化和商业应用。


李剑宇在颁奖典礼上的演讲

 

-End-


【正在报名】

2020 年《麻省理工科技评论》“35 岁以下科技创新 35 人”评选正在报名中,欢迎各位提名、报名参与!点击“阅读原文”或扫描二维码了解详情,截止时间:2020 年 6 月 30 日。


【咨询邮箱】
tr35@mittrchina.com

本篇文章来源于微信公众号: DeepTech深科技

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