陕西传媒网讯（记者 李莉）怎么在打击癌细胞的同时保护正常细胞？人体有某处骨头缺失或者肌肉缺损了该咋办？6月29日，西安交通大学两位研究员陈鑫和雷波用挑战“上帝之手”的科研成果给出了一个漂亮的回答：智能打击癌细胞，让破损骨头和肌肉重新生长出来！

智能控释材料：可实现对肿瘤的精准打击

陈鑫是西安交通大学化工学院研究员、高分子化工研究所所长，他和他的团队主要从事仿生高分子复合材料的构筑、功能化和性能调控等领域的研究，他们研究出来一系列有机/无机复合微纳控释材料，可以成功解决肿瘤、感染性疾病、免疫疾病等病症的精准治疗，骨骼、皮肤、牙齿等组织的高效诱导再生。

打个比方来说，如果把肿瘤看做一个打击目标，那么微纳控释材料就像一艘“航空母舰”，“航空母舰”上可以搭载很多“武器”，这些“武器”包括治疗肿瘤的靶向药、治疗过程追踪剂甚至可视设备等，通过“航空母舰”对“武器”的智能控制，靶向药的释放剂量、释放时间以及打击目标都可以达到非常精准的程度，可以在不影响健康细胞的情况下精准杀灭肿瘤细胞并抑制肿瘤转移。目前，通过纳米药物载体的创新科研成果已实现了对口腔癌及其他癌症的有效治疗及精准标记，并可以长期抑制肿瘤复发，显著提高了病人的存活率。

除了搭载“武器”，“航空母舰”上还可以搭载多孔纤维状高分子微球支架，这个支架相当于“航空母舰”上的医生，可以组织修复过程，“医生”携带的多种不同的蛋白质、核酸等，相当于“药物”，通过控制这些药物发挥作用的时间和方式，可以实现大面积骨头或皮肤缺陷的完全修复。

纳米材料和可降解材料：不用药就能重生骨骼和肌肉

雷波是西安交通大学前沿科学技术研究院研究员，生物活性医用材料实验小组主任，他和他的团队主要致力于新型生物活性组织再生和肿瘤治疗医用材料的研究和开发。目前他们研究出来的两种材料可以促进骨骼肌缺损的快速再生，这两种材料分别是纳米黄金材料和可降解柠檬酸基弹性材料。

雷波介绍，人体有600多块骨骼肌，分布在躯干和四肢，骨骼肌占到体重的 40%以上，在运动和呼吸中起着至关重要的作用。轻微的骨骼肌撕裂和擦伤可以实现自我修复，但严重的骨骼肌损伤则会影响人们的生活和生命质量。

雷波团队研发的两种材料自身就具有促进骨骼肌快速再生的功能，也就是说，不借助任何药物，只用这两种材料，就可以重新长出你所需要的骨骼肌。这项研究已在小动物身上获得了成功，目前正准备在大动物如羊和狗的骨骼肌模型中开展实验，进一步验证材料在促进骨骼肌修复和再生中的可靠性。

大范围应用于临床或可大幅提高人类寿命

智能控释材料已在口腔癌及其他癌症治疗领域发挥了作用，显著提高了病人的存活率。未来，“航空母舰”上还可以搭载“增高剂”，个头矮小的人可以通过此项技术拉长骨骼，长高个头。

陈鑫表示，这项研究的部分成果目前已经和多个医院及企业开展合作，进行产业化，未来数年内有望进入大规模生产和应用。智能释控材料除了可以搭载药物，还可以广泛应用于美容领域。也就是说，“航空母舰”上还可以搭载“美容师”和“胶原蛋白”等，在一定程度上起到延缓人类衰老的作用。

雷波表示，目前临床上没有骨骼肌修复的生物材料制品，他们团队研发的材料相对于生长因子来说，具有成本低、来源方便的特点，而且材料成分毒性低，副作用小，广泛应用后，将有效改善运动员严重拉伤、大尺寸骨骼肌缺损及肌肉萎缩等情况。长远来说，这项研究或可重建老年人萎缩的肌肉并依此干预人类的自然衰老速度，延长人类寿命。

“医疗科技的进步是一个缓慢而持续的过程，短时间内很难看见可观的经济效益，但这种研究对人类的好处不言而喻。作为研究者，我们希望有更多的国内企业放眼长远，支持医用科技的研发和生产。”雷波对记者说。

背景资料：

1、智能控释材料的构筑及其在生物医学工程中的应用

项目负责人简介：

陈鑫，西安交通大学化工学院研究员，第四军医大学组织工程中心客座教授，四川理工大学特聘（兼职）教授，博士生导师。入选陕西省 “百人计划”学者, 西咸新区沣西新城杰出人才，陕西省优秀回国留学人员，西安交通大学青年拔尖人才，西安交通大学十大学术新人等人才计划。现任西安交通大学化工学院院长助理，高分子化工研究所所长，广东省高性能建筑材料及涂料工程技术研究中心副主任。2010年毕业于中国科学技术大学，2013年于澳大利亚新南威尔士大学取得博士学位，随后赴美国密歇根大学工作学习，2015年归国。主要从事仿生高分子复合材料的构筑、功能化和性能调控等领域的研究，致力于相关材料在组织再生（智能支架材料）、疾病治疗（药物/基因载体）、疾病早期检测（纳米传感器）等医学工程方面的应用。先后主持多项国家自然科学基金及省部级科研项目。作为第一/通讯作者在ACS Nano, Advanced Functional Materials等国际知名学术期刊上发表科研论文40余篇，受美国科学出版社及ELSEVIER出版社邀请撰写学术专著2章，申请/授权国家发明专利6项。目前担任学术期刊Biomedical Engineering编委、Tissue Science and Engineering编委、《山东化工》编委、Current Nanomaterials客座编辑、Research Updates in Polymer Science客座编辑，以及ACS Nano、Advanced Materials等学术期刊审稿人。

项目简介：

智能控释材料由于其能够大量装载生物活性药物，保护药物活性成分，提高药物生物利用率并帮助药物靶向定位等优点，被认为是现代生物医学领域的一个重要发展方向，因而在疾病治疗和组织再生等领域受到越来越多的关注。然而由于临床病症的复杂性与多变性，目前如何通过智能控释材料实现完全符合生理需求的精准药物递送依然是困扰着临床医学的难题。本项目研发出了一系列有机/无机复合微纳控释材料，通过相关材料成功解决了肿瘤、感染性疾病、免疫疾病等病症的精准治疗，骨骼、皮肤、牙齿等组织的高效诱导再生，以及疾病治疗-组织再生一体化等生物医学问题。主要创新点如下：

1）通过纳米药物载体的设计与功能化，将化学治疗、光热治疗、催化医学、靶向治疗、长效治疗、可视治疗等先进理念引入到口腔癌的治疗中，构筑了及多种先进治疗手段于一身的智能肿瘤治疗微纳器件，成功实现了载体在体内的长期血液循环、主动/被动肿瘤靶向、实时荧光跟踪、不同性能药物的长效与多重控释、以及体系对pH值、生物小分子、及生物酶等刺激因素的逻辑门响应，实现了对口腔癌及其他癌症的有效治疗及精准标记，并长期抑制其复发，显著提高了病人的存活率。

2）首次将功能化纳米药物载体与多孔纤维状高分子微球支架相结合，制备出具有仿生结构和生长因子载体的微纳复合支架，实现了大面积无归形状骨/皮肤缺陷的完全修复。在此基础上将分段式局部可控大分子释放引入组织修复过程，成功构筑了有定向诱导和转化特定细胞能力的微型细胞反应器，通过多种不同的蛋白质、核酸等生物大分子在组织工程支架上的配伍序列控释，诱导周围特定细胞的迁移并随后将其转化为功能性细胞，对炎症环境下骨损失进行了有效的预防和修复。

3）构筑了肿瘤微环境响应型纳米复合支架，通过精准医学解决目前肿瘤治疗和组织再生难以两全的问题。此复合支架能够于术后残余肿瘤细胞周围响应性释放出肿瘤靶向纳米药物载体，在不影响健康细胞的情况下精准杀灭肿瘤细胞并抑制肿瘤转移。相关设计降低了治疗过程对供体细胞的损伤，使预装载的干细胞在肿瘤治疗后依然有分化和再生潜能，从而实现肿瘤治疗-组织再生一体化。基于相关精准治疗理念，不同疾病微环境响应性复合支架材料也被成功制备，并应用到细菌感染治疗-皮肤缺损再生的一体化过程中。

该项目实施的2年多的时间内共发表SCI论文25篇，申请/获批中国发明专利5项，撰写英文专著1章。基于该项目的研究成果，项目负责人已经受邀做相关学术报告20余次，部分成果目前已经和多个医院级企业合作进行产业化。

2、高活性骨骼肌修复与再生医用材料项目

项目背景：人体中骨骼肌占到体重的 40%以上，在运动和呼吸中起着至关重要的 作用。虽然骨骼肌轻微的撕裂和擦伤无需干预就可以实现自我修复，但是各种交通事故、疾病（肌肉萎缩）、手术造成的骨骼肌损伤，肌肉无法自我修复，常常 会导致广泛的瘢痕，纤维组织和肌肉功能的丧失。因此如何实现损伤骨骼肌的快速高效修复与再生是生物医学领域的重要研究课题。目前的骨骼肌再生的方法大部分基于药物或者细胞的方法，表现出较大的应用局限性。目前迫切需要研发新型生物医用材料实现骨骼肌损伤的快速修复和再生。

项目内容：本项目开发了两种用于骨骼肌修复和再生的生物医用材料，分别为纳米黄金材料和可降解柠檬酸基弹性材料。纳米黄金之前已经被美国 FDA 批准用 于生物医学领域，具有高度的生物安全性；柠檬酸也是人体正常的代谢中间产物， 具有良好的生物相容性。本项目研发的纳米黄金材料和电活性聚柠檬酸弹性高分子可以介导肌肉细胞的分化，提高成肌基因的表达，显著促进肌肉纤维的形成。 初步的小动物模型试验表明，纳米黄金和聚柠檬酸酯弹性薄膜可以促进骨骼肌缺 损的快速再生，在骨骼肌损伤再生领域具有较强的应用前景。

项目进展：两种新型材料已经在小动物骨骼肌缺损模型中取得了成功，目前正准备在大动物如羊和狗的骨骼肌模型中开展实验，进一步验证材料在促进骨骼肌修复和再生中的可靠性。

项目负责人简介:雷波，男，1982 年 8 月生，现任西安交通大学前沿科学技术研究院研究员，博士生导师，生物活性医用材料实验小组主任，入选西安交通大学“青年拔尖人才 支持计划”，Peter X Ma 教授中组部“千人计划”团队核心成员，兼任中国生物 材料学会生物陶瓷分会委员，国家自然科学基金委、陕西省科技厅、深圳市科创 局项目评审专家，西安交通大学“青年拔尖人才计划”评审专家。2010 毕业于 华南理工大学材料学院，获生物材料学工学博士学位（师从王迎军院士/校长和 陈晓峰教授），2010-2013 先后在韩国 Korea University、Seoul National University 任研究教授，2013 年加盟西安交通大学。自 2007 年以来，申请人致力于新型生 物活性组织再生和肿瘤治疗医用材料的研究和开发，在新型微纳米生物活性材料、 无机-有机仿生材料设计-合成-功能化及其在骨/骨骼肌/皮肤组织再生、生物成像、 药物/基因输送、肿瘤治疗等医学应用方面取得了一些创新性的研究成果。至今 共发表各种学术论文 60 余篇，SCI,EI 收录论文 59 篇，其中以第一作者和通讯作 者身份共发表 SCI 论文 55 篇，总影响因子达 295，包括生物材料领域重要期刊 ACS Nano (IF 13.9)，Adv. Funct. Mater. (IF 13.3)，Biomaterials (IF 8.8), Nano Research (IF 8.9)，ACS Appl. Mater. Interfaces. (IF 8.0), Acta Biomater.(IF 6.3)，Adv. Healthcare. Mater. (IF 5.8)，J. Mater. Chem. (IF 6.6, 1 区)等。截止 2018 年 5 月， Google 学术统计共被引用 1080 余次,H 指数 19。申请国内外发明专利 9 项（已 授权 2 项），承担国家自然科学基金项目、陕西省自然科学基础研究项目、教育 部中央高校专项基金、国家重点实验室开放基金等 5 项，参与完成国家自然科学 基金重点项目、国家自然科学基金面上项目多项。为 Biomaterials, Theranostics, Acta Biomater, Adv. Funct. Mater, Small, ACS Appl. Mater. Interfaces, Tissue Eng. Adv. Healthcare Mater. J. Mater. Chem B 等 1 区生物材料领域杂志审稿人。