微流控技術，是(shì)指在(zài)微米尺寸級别下處理或操縱液體的(de)技術手段，憑其低消耗、低成本的(de)優點，迅速成爲(wéi / wèi)研究領域的(de)熱點。然而(ér)，爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)駕馭液體的(de)流動，往往需要(yào / yāo)許多龐大(dà)的(de)外置設備。　　複旦大(dà)學材料科學系教授俞燕蕾團隊創造性地(dì / de)采用自主研發的(de)新型液晶高分子(zǐ)光緻形變材料，克服了(le／liǎo)微流控芯片“拖家帶口”的(de)難題，利用光來(lái)引導、驅動和(hé / huò)制動液體的(de)流動，研發出(chū)全新概念的(de)光控微流體技術。經過多年的(de)鑽研，俞燕蕾團隊帶着該技術亮相2017工博會。　　“看不(bù)見的(de)手”：光緻形變開創微流控新時(shí)代　　說(shuō)起實驗室，人(rén)們首先會想到(dào)一(yī / yì ／yí)間裝滿各種大(dà)型儀器的(de)房間。如今，利用微流體技術，可以(yǐ)在(zài)一(yī / yì ／yí)塊隻有幾平方厘米的(de)芯片上(shàng)完成相應的(de)工作，可謂是(shì)“芯片上(shàng)的(de)實驗室”。近年來(lái)，伴随微流體芯片的(de)功能日趨完善，相應的(de)外置驅動設備越來(lái)越複雜。這(zhè)不(bù)僅使整個(gè)系統變得龐大(dà)臃腫，其通過外部接入的(de)方式驅動流體也(yě)讓液體面臨着被污染的(de)危險。　　俞燕蕾團隊長期從事光緻形變液晶高分子(zǐ)材料的(de)研究，從根本觀念上(shàng)進行轉變，利用微管形變産生的(de)毛細作用力來(lái)推動液體的(de)前進，讓驅動泵與流體通道(dào)合二爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)，從而(ér)一(yī / yì ／yí)次性解決“外置設備過于(yú)累贅”和(hé / huò)“微量液體易受污染”的(de)兩大(dà)難題。　　當不(bù)同光強的(de)光照射于(yú)一(yī / yì ／yí)根微管時(shí)，光強越大(dà)處，微管形變程度也(yě)越大(dà)，于(yú)是(shì)微管會從柱形變爲(wéi / wèi)錐形。濕潤的(de)液體在(zài)軸向毛細作用力驅動下，能夠自發地(dì / de)向錐形毛細管的(de)細端移動。基于(yú)這(zhè)一(yī / yì ／yí)原理，通過改變光的(de)強度可以(yǐ)實時(shí)控制液體流動的(de)速度與方向。　　談到(dào)選擇“光”的(de)理由，俞燕蕾說(shuō)：“在(zài)所有刺激源中，隻有光可以(yǐ)做到(dào)遠程的(de)非接觸控制，這(zhè)一(yī / yì ／yí)點非常吸引我。”在(zài)攻讀博士期間，俞燕蕾就(jiù)對“光控”産生了(le／liǎo)極大(dà)的(de)興趣：“除了(le／liǎo)非接觸控制外，光本身的(de)可調控性也(yě)很好。”　　就(jiù)這(zhè)樣，一(yī / yì ／yí)直與光打交道(dào)的(de)俞燕蕾遇上(shàng)亟待突破瓶頸的(de)微流控技術，産生了(le／liǎo)将兩者結合的(de)念頭，一(yī / yì ／yí)種全新概念的(de)光控微流體技術就(jiù)此誕生。　　從“管”到(dào)“片”：光控微流體大(dà)顯身手　　僅是(shì)讓液體在(zài)微管内流動是(shì)遠遠不(bù)夠的(de)，如何将這(zhè)項技術真正應用于(yú)芯片的(de)制造是(shì)俞燕蕾團隊爲(wéi / wèi)關注的(de)。被稱爲(wéi / wèi)“芯片實驗室”的(de)微流控芯片，顧名思義，芯片上(shàng)可以(yǐ)完成一(yī / yì ／yí)系列實驗室操作，譬如固體的(de)溶解、液體的(de)攪拌與混合等。　　通過不(bù)斷改變光的(de)強度來(lái)使液體來(lái)回震蕩來(lái)模拟攪拌，利用Y型管使兩種液體融合在(zài)一(yī / yì ／yí)起……将這(zhè)些微流體關鍵操作被逐一(yī / yì ／yí)攻破再整合，俞燕蕾團隊成功地(dì / de)将利用這(zhè)項新技術制造出(chū)了(le／liǎo)新型微流控芯片。　　“做光控微流體芯片的(de)話，可以(yǐ)比傳統做得小，并且更容易操控。”俞燕蕾介紹道(dào)。例如，通過核酸擴增來(lái)增加核酸濃度時(shí)，需要(yào / yāo)反複經過不(bù)同溫區。利用傳統的(de)微流控技術，受制于(yú)其單一(yī / yì ／yí)的(de)前進方向，擴增的(de)倍數局限于(yú)芯片的(de)設計規模，且還需要(yào / yāo)許多龐大(dà)的(de)儀器作爲(wéi / wèi)“後盾”。　　所有這(zhè)些問題在(zài)光控微流體技術下迎刃而(ér)解。得益于(yú)其操作自由的(de)特點，隻需将芯片通路制成環形使液體不(bù)斷在(zài)内部流動，便可達到(dào)遍曆不(bù)同溫區的(de)目标，且沒有擴增倍數的(de)限。　　作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)項基礎性研究，除卻核酸擴增，光控微流體技術有望在(zài)細胞分析、藥物篩選、臨床診斷等諸多新興領域發揮作用。液體的(de)檢測、反應、分離等都可以(yǐ)通過微管執行器完成，而(ér)光控微流體技術使其擺脫繁瑣的(de)外置驅動設備，減少液體流動限，使得整個(gè)系統更爲(wéi / wèi)簡便和(hé / huò)自由。　　學科交叉：未來(lái)應用擁有無限可能　　“很多項目都可以(yǐ)用我們的(de)技術做，我們今後也(yě)想嘗試基于(yú)原代細胞、幹細胞的(de)藥物篩選。”談及未來(lái)的(de)研究計劃，俞燕蕾這(zhè)樣說(shuō)。通過該技術，可以(yǐ)在(zài)利用芯片模拟出(chū)肝髒、腎髒等器官功能。如此一(yī / yì ／yí)來(lái)，便可進行精準的(de)臨床前藥物篩選，不(bù)但避免了(le／liǎo)動物實驗的(de)物種差異性，更能确定特定人(rén)群對藥物的(de)敏感性。　　對于(yú)這(zhè)樣的(de)美好前景，俞燕蕾坦誠：“這(zhè)裏面有許多技術難點，涉及到(dào)生物檢測和(hé / huò)藥學的(de)知識，都是(shì)我們之(zhī)前不(bù)熟悉的(de)。”對此，俞燕蕾也(yě)表示樂于(yú)與不(bù)同學科背景的(de)學生交流。“我們實驗室也(yě)歡迎各種藥學、化學、生物之(zhī)類的(de)同學加入。”目前，俞燕蕾課題組與許多來(lái)自于(yú)不(bù)同背景的(de)研究者合作——材料、分析化學、藥學、醫學等。這(zhè)樣一(yī / yì ／yí)支學科交叉的(de)項目合作團隊，在(zài)俞燕蕾的(de)管理下井井有條，博于(yú)團隊的(de)項目，精于(yú)自己的(de)研究。　　在(zài)當前大(dà)背景下，未來(lái)的(de)研究領域必是(shì)充滿着不(bù)同學科間的(de)融合。“複旦是(shì)個(gè)很好的(de)平台，有很多實力強大(dà)的(de)學科。”俞燕蕾對未來(lái)的(de)交叉學科之(zhī)路充滿信心：“我們這(zhè)個(gè)項目特别适合。”

　　近日，美國(guó)FDA批準HumanOptics AG的(de)人(rén)工虹膜産品CustomFlex上(shàng)市，治療由于(yú)先天性遺傳缺陷或後天損傷，導緻虹膜缺失或受損的(de)成人(rén)和(hé / huò)兒童患者。值得一(yī / yì ／yí)提的(de)是(shì)，這(zhè)也(yě)是(shì)美國(guó)FDA批準的(de)人(rén)工虹膜。　　虹膜是(shì)眼睛的(de)重要(yào / yāo)組成部分，能控制進入眼睛的(de)光線量。然而(ér)在(zài)美國(guó)，大(dà)約每5萬-10萬人(rén)裏，就(jiù)有一(yī / yì ／yí)人(rén)不(bù)幸患有先天性無虹膜症，導緻嚴重的(de)視覺問題。此外，由于(yú)白化病、創傷、或是(shì)手術等原因，一(yī / yì ／yí)些患者的(de)虹膜會出(chū)現受損。對于(yú)這(zhè)兩類患者來(lái)說(shuō)，一(yī / yì ／yí)款人(rén)工虹膜産品将爲(wéi / wèi)他(tā)們的(de)世界帶來(lái)重大(dà)不(bù)同。　　今日美國(guó)FDA批準的(de)CustomFlex人(rén)工虹膜就(jiù)有望解決患者們的(de)困擾。這(zhè)款虹膜由可折疊的(de)矽制醫療材料制成，可根據每名患者的(de)需求定制尺寸與大(dà)小。它的(de)安裝也(yě)極爲(wéi / wèi)便捷——醫生們隻要(yào / yāo)切開一(yī / yì ／yí)個(gè)小口，将人(rén)工虹膜插入并展開即可。這(zhè)層人(rén)工虹膜會被眼球的(de)解剖結構自然支撐。如有需求，也(yě)可以(yǐ)将其縫合固定。　　這(zhè)款産品的(de)安全性和(hé / huò)有效性在(zài)一(yī / yì ／yí)項非随機的(de)臨床試驗中得到(dào)了(le／liǎo)确認。該試驗一(yī / yì ／yí)共招募了(le／liǎo)389名成人(rén)與兒童患者，并讓這(zhè)些患者彙報使用人(rén)工虹膜産品後，對光敏感度的(de)變化、健康相關生活質量的(de)改善、以(yǐ)及對假體的(de)滿意程度。研究表明，超過70%的(de)患者表示對強光的(de)敏感度有顯著改善，生活質量也(yě)有所提升。此外，有94%的(de)患者對人(rén)工虹膜的(de)外觀感到(dào)滿意。此外，本研究也(yě)表明，與該人(rén)工虹膜以(yǐ)及手術過程相關的(de)副作用較少。基于(yú)這(zhè)些結果，美國(guó)FDA決定批準其上(shàng)市。而(ér)在(zài)之(zhī)前，這(zhè)款産品也(yě)曾獲“突破性器械認定”(Breakthrough Device designation)。　　“虹膜有缺陷的(de)患者可能經曆嚴重的(de)視覺問題，也(yě)會對眼睛的(de)外觀感到(dào)不(bù)滿意，”美國(guó)FDA醫療器械與放射健康中心，眼耳鼻喉設備部主任Malvina Eydelman博士說(shuō)道(dào)：“今日人(rén)工虹膜的(de)批準爲(wéi / wèi)虹膜缺陷帶來(lái)了(le／liǎo)全新的(de)療法，能降低對亮光的(de)敏感度。它也(yě)能改善無虹膜症患者的(de)眼睛外觀。”　　我們期待這(zhè)款産品能早日爲(wéi / wèi)需要(yào / yāo)的(de)患者帶來(lái)生活上(shàng)的(de)改善。

　　日前，中國(guó)科學院深圳先進技術研究院(以(yǐ)下簡稱“深圳先進院”)醫工所轉化醫學研究與發展中心(以(yǐ)下簡稱“轉化中心”)秦嶺教授、賴毓霄副研究員、張鵬研究員、王新巒副研究員團隊(以(yǐ)下簡稱“團隊”)研發的(de)“含鎂可降解高分子(zǐ)骨修複材料”進入國(guó)家食品藥品監督管理總局(CFDA)醫療器械技術審評中心發布的(de)新一(yī / yì ／yí)期《創新醫療器械特别審批申請審查結果公示》(2018年第7号)，這(zhè)是(shì)深圳市在(zài)骨科領域第2個(gè)通過CFDA創新醫療器械特别審批的(de)産品，也(yě)是(shì)深圳市第1個(gè)獲創新醫療器械特别審批的(de)硬組織骨修複産品。該進展是(shì)轉化中心技術向臨床轉化的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)重要(yào / yāo)的(de)裏程碑，預示着深圳先進院在(zài)3D打印骨修複材料方面的(de)新成果将進入臨床轉化快車道(dào)。相關公示已于(yú)6月27日結束。　　CFDA施行的(de)《創新醫療器械特别審批程序》對于(yú)企業所申請産品的(de)獲批條件十分嚴格，強調産品主要(yào / yāo)工作原理/作用機理爲(wéi / wèi)國(guó)内首創，産品性能或者安全性與同類産品比較有根本性改進，技術上(shàng)處于(yú)國(guó)際水平，并且具有顯著的(de)臨床應用價值。含鎂可降解高分子(zǐ)骨修複材料産品是(shì)深圳先進院轉化中心團隊曆經8年潛心鑽研，利用先進的(de)低溫3D打印技術，創新地(dì / de)将具有促成骨和(hé / huò)成血管活性的(de)金屬鎂，均勻複合入PLGA/TCP(乙交酯-丙交酯共聚物/磷酸三鈣)可降解多孔支架中，通過3D打印賦予此産品理想的(de)促成骨仿生結構，孔隙之(zhī)間具有很高的(de)連通率，這(zhè)種結構特征在(zài)組織學具有理想的(de)骨傳導作用，可提高骨細胞粘附，增殖和(hé / huò)遷移，促進骨組織的(de)生長。　　深圳先進院醫工所轉化中心秦嶺教授團隊賴毓霄副研究員介紹，“常用的(de)生物材料多會添加一(yī / yì ／yí)些如生長因子(zǐ)、蛋白因子(zǐ)等生物活性物質，但是(shì)存在(zài)劑量不(bù)好控制、不(bù)易保存、制備過程中容易失去活性等問題，而(ér)金屬鎂則不(bù)存在(zài)上(shàng)述問題，鎂元素屬于(yú)人(rén)體必需的(de)元素之(zhī)一(yī / yì ／yí)，幾乎參與人(rén)體内所有的(de)新陳代謝過程且具有誘導骨生長的(de)作用;金屬鎂植入物能積極有效的(de)刺激新骨形成，這(zhè)将有利于(yú)骨折、骨缺損的(de)愈合和(hé / huò)骨組織再生，團隊針對相關技術已于(yú)2014年取得發明授權。”　　骨骼在(zài)人(rén)體組織中如“硬漢”一(yī / yì ／yí)般的(de)存在(zài)，撐起人(rén)體的(de)挺拔身姿，給髒器提供保護，和(hé / huò)骨骼肌、肌腱、韌帶、關節一(yī / yì ／yí)起讓身體動起來(lái)，此外人(rén)體的(de)代謝、造血也(yě)都需要(yào / yāo)骨骼出(chū)一(yī / yì ／yí)份力。但是(shì)，人(rén)的(de)骨頭雖然有再生能力，自體修複卻極爲(wéi / wèi)有限，根據具體受傷部位的(de)不(bù)同，小面積的(de)骨缺損一(yī / yì ／yí)般可以(yǐ)自行生長恢複，但若缺損較大(dà)就(jiù)需要(yào / yāo)依靠輔助手段“牽線搭橋”。3D打印骨修複材料可以(yǐ)針對不(bù)同受損部位，結合醫學影像技術，通過電腦軟件，逆向設計出(chū)填補缺損的(de)形狀，使用具有生物活性的(de)物質或細胞相結合的(de)材料，打印出(chū)人(rén)工骨修複填充物支架，放入缺損部位，來(lái)引導骨細胞的(de)生長，實現個(gè)性化的(de)修複。在(zài)體内外研究中，含鎂可降解高分子(zǐ)骨修複材料顯示出(chū)良好的(de)生物相容性和(hé / huò)生物活性，具有與松質骨相匹配的(de)力學強度和(hé / huò)可顯著提高植入部位新骨再生和(hé / huò)血管生成的(de)作用。通過3D打印技術，科研人(rén)員可以(yǐ)調控鎂的(de)濃度和(hé / huò)分布，設計微觀結構，讓它有利于(yú)骨組織再生;同時(shí)設計宏觀結構，讓打印出(chū)的(de)支架和(hé / huò)受損部位的(de)形狀、尺寸相吻合，同時(shí)，骨修複材料的(de)降解速度也(yě)可以(yǐ)調控。　　市面上(shàng)非動物源性人(rén)工骨修複材料從組分上(shàng)大(dà)緻分爲(wéi / wèi)生物玻璃、磷酸鈣、硫酸鈣和(hé / huò)羟基磷灰石等四大(dà)類，其成分與人(rén)體骨組織的(de)無機成分相似，具有較好的(de)生物安全性，但上(shàng)述種類的(de)産品存在(zài)降解性能及結構難調控的(de)因素。團隊開發的(de)含鎂可降解高分子(zǐ)骨修複材料，通過可降解的(de)高分子(zǐ)材料包裹磷酸三鈣和(hé / huò)金屬鎂顆粒，實現對産品整體降解的(de)調控。“含鎂可降解高分子(zǐ)骨修複材料”産品利用3D打印調控産品的(de)物理結構及磷酸三鈣和(hé / huò)金屬鎂在(zài)産品内部的(de)有序分布，是(shì)一(yī / yì ／yí)種可降解型多孔骨修複填充産品，産品力學強度與骨生長需要(yào / yāo)相匹配，适用于(yú)疾病、創傷造成的(de)規則或不(bù)規則的(de)骨缺損部位的(de)填充，并促進缺損部位愈合及新骨再生。“含鎂可降解高分子(zǐ)骨修複材料”産品的(de)設計和(hé / huò)制造技術處于(yú)國(guó)際水平，并且具有顯著的(de)臨床應用價值，這(zhè)是(shì)深圳先進院在(zài)3D打印生物材料領域所取得一(yī / yì ／yí)個(gè)重要(yào / yāo)的(de)突破性進展和(hé / huò)技術落地(dì / de)應用的(de)新裏程碑。　　目前，深圳先進院孵化的(de)深圳中科精誠醫學科技有限公司已啓動3D打印骨修複材料的(de)CFDA産品注冊流程，建立了(le／liǎo)産品的(de)原材料采購及質檢标準、産品技術标準、生産質量管理體系及風險控制體系，即将進入臨床試驗，相應的(de)千餘平米标準萬級GMP潔淨車間及生産線已完成建造驗收并投入使用。深圳先進院轉化中心張鵬研究員介紹，含鎂高分子(zǐ)可降解骨修複材料是(shì)轉化醫學中心創始之(zhī)初就(jiù)開始籌劃運營的(de)科技轉化産品。團隊很多成員參與，付出(chū)了(le／liǎo)諸多心血和(hé / huò)努力，成果來(lái)之(zhī)不(bù)易。　　據了(le／liǎo)解，自2014年3月1日CFDA施行《創新醫療器械特别審批程序(試行)》(食藥監械管〔2014〕13号)以(yǐ)來(lái)，截至2018年6月27日，我國(guó)共批準了(le／liǎo)183個(gè)醫療器械産品進入創新醫療器械特别審批程序，統計全國(guó)範圍内關于(yú)骨科類的(de)創新醫療器械共批準11個(gè)項目，深圳市僅獲批2項，而(ér)深圳市批準進入創新醫療器械特别審批程序的(de)企業統計總共有14家(見背景資料)。創新醫療器械特别審批程序是(shì)CFDA爲(wéi / wèi)促進醫療器械創新發展而(ér)推出(chū)的(de)重要(yào / yāo)措施，通過的(de)申報項目在(zài)注冊與傳統審批時(shí)間相比大(dà)大(dà)縮減，尤其是(shì)針對需上(shàng)報國(guó)家局審批的(de)三類境内産品，企業注冊産品将有望更快獲批上(shàng)市。“含鎂可降解高分子(zǐ)骨修複材料”産品依托深圳先進院孵化的(de)深圳中科精誠醫學科技有限公司申請，已于(yú)6月27日結束公示，這(zhè)将是(shì)深圳市第1個(gè)獲創新醫療器械特别審批的(de)硬組織骨修複産品。

　　Gaofenzi.org編輯：人(rén)工角膜是(shì)一(yī / yì ／yí)個(gè)世界難題，目前爲(wéi / wèi)止沒有滿意的(de)解決方案，采用動物源組織或者人(rén)工新材料技術，均未獲得理想效果。然而(ér)，小編認爲(wéi / wèi)采用3d打印技術或許可以(yǐ)獲得具有組織功能的(de)類角膜。剛好看到(dào)國(guó)外的(de)研究團隊有相關的(de)研究進展，分享給大(dà)家：　　紐卡斯爾大(dà)學的(de)研究人(rén)員已經宣布，他(tā)們已經設法3D打印角膜，即人(rén)眼外面的(de)部分。目前，全球有1000萬人(rén)需要(yào / yāo)手術來(lái)預防沙眼等疾病引起的(de)角膜失明。重要(yào / yāo)的(de)是(shì)，由于(yú)事故或疾病導緻的(de)角膜疤痕讓近500萬人(rén)完全失明，現在(zài)，這(zhè)種生産角膜的(de)高科技方法可以(yǐ)結束這(zhè)一(yī / yì ／yí)切。　　它通過從健康捐獻者的(de)角膜獲取幹細胞并将其與凝膠混合在(zài)一(yī / yì ／yí)起，創造了(le／liǎo)研究人(rén)員認爲(wéi / wèi)的(de)“生物墨水”，這(zhè)種獨特凝膠，海藻酸鹽和(hé / huò)膠原蛋白的(de)組合，保持幹細胞的(de)活力，生産足夠堅硬的(de)材料以(yǐ)保持其形狀，但足夠柔軟以(yǐ)從3D打印機的(de)噴嘴擠出(chū)。　　爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)爲(wéi / wèi)特定人(rén)員定制角膜，科學家能夠在(zài)創建符合個(gè)體大(dà)小和(hé / huò)形狀的(de)角膜之(zhī)前掃描患者的(de)眼睛。但是(shì)，目前這(zhè)種技術還沒有準備好用于(yú)大(dà)規模使用，這(zhè)種3D打印角膜現在(zài)将不(bù)得不(bù)進行進一(yī / yì ／yí)步的(de)測試，可能要(yào / yāo)用幾年時(shí)間才能将它們用于(yú)移植。