香港中文大學醫學院骨科秦嶺教授課題組在Advanced Science在線發表 “可降解鎂基骨科植入物發展、挑戰與展望”

【成果簡介】

可降解鎂基金屬骨科植入物因力學模量適中且降解產物可促骨再生，故近年來成為基礎研究和臨床轉化應用研究熱點。不過鎂基骨科器械的研發仍然存在著如下的制約因素：如鎂降解過快以及力學強度不足成為限制其臨床應用，尤其在承重部位骨的固定修復。但另一方面，現有骨科植入器械對難治愈骨相關疾病，如骨質疏松性骨折、長期使用抗骨質疏松藥物二磷酸鹽后出現的非典型股骨骨折和股骨頭壞死，臨床治療效果并不理想，成為推進鎂基骨科器械在骨骼承重部位臨床應用的瓶頸。所以，如何開發一類含鎂骨科器械兼具生物學效應和足夠的力學強度將是決定能否將其規模化推向臨床多種應用的關鍵。

最近，Advanced Science（doi.org/10.1002/advs.201902443） 在線發表了香港中文大學醫學院骨科秦嶺教授課題組有關“可降解鎂基骨科植入物發展、挑戰與展望”（Wang JL et al. Biodegradable Magnesium-Based Implants in Orthopaedics-A General Review and Perspectives. Advanced Science, 2020, 1902443）。

【圖文導讀】

文章針對性地提出了三個重要策略：（1）材料表面改性，如表面機械研磨與涂層沉積聯用（Surface Mechanical Attribution Treatment & Coating Deposition），以改善鎂金屬抗腐蝕性能和力學強度（圖1）；

圖1 鎂金屬表面改性技術改善抗腐蝕性能和力學性能

（2）可注射活性生物材料和植入器械組合研發，以形成鎂離子/藥物（如中藥活性組分）離子協同效應，如促進難治愈骨疾病中股骨頭壞死的治療和新骨生成（圖2）。

圖2 藥（生物活性因子緩釋）械（鎂骨科器械）組合

（3）含鎂組合器械聯用，以分別發揮鎂離子的生物學效應和惰性金屬力學強度優勢，以應用于高承力部位如骨質疏松性骨折等的骨損傷修復（圖3）。

圖3 含鎂組合器械應用于高承力部位固定修復骨損傷

除此之外，本文還對鎂離子的生物學效應進行了總結概括，從加強感覺神經-骨膜干細胞對話、促進血管新生、免疫性調節成骨分化和抑制破骨分化融合等多個角度闡釋了鎂離子在骨損傷修復中的作用機制（圖4），從而為鎂基骨科器械的臨床應用提供了科學佐證。

圖4 鎂離子生物學效應產生機制

中山大學王佳力副教授是本文的第一作者，香港中文大學許建坤研究助理教授是共同第一作者。該論文是繼秦嶺教授和團隊在Nature Medicine (2016, 22:1160)和Biomaterials (2016, 81:84；2018, 157:86；2018, 180:173)等期刊發表一系列基礎研究和臨床科研工作后的總結與展望，將為鎂基骨科器械的研發與臨床應用提供更多的策略。

論文地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201902443

秦嶺教授簡介

秦嶺教授現任香港中文大學醫學院助理院長(內地事務)，矯形外科與創傷學系教授， 骨科實驗室主任和醫學院李嘉誠健康研究生骨科創新生物材料和藥物研發中心主任，同時兼任中國科學院深圳先進技術研究院轉化醫學研究與發展中心主任。秦嶺教授長期關注難治愈骨疾病的基礎研究和臨床轉化工作，專注于植物和礦物源的骨科藥物和內的基礎和臨床轉化醫學研究， 其中包括植物源中藥小分子化合物和可降解鎂基骨內植物來促進骨再生。其中通過建立產學研合作平臺成功進行了抗骨質疏松中藥仙靈骨葆的由美國FDA認可的美國辛納克臨床醫藥產品主持的國際多中心臨床研究，并是當時所屬貴州同濟堂公司歷史上第一個在美國紐交所成功上市的中國中藥企業的旗艦產品。目前作為國家核心科學家共同主導研發的高純鎂骨科螺釘治療股骨頭壞死和3D打印含鎂多孔支架骨替代材料，2014和2018年先后獲國家創新醫療產品論證，2019年進入多中心臨床試驗，相關科研成果和今后的臨床轉化努力近期亦獲得Nature雜志的專題報道（https://www.nature.com/articles/d42473-018-00028-w）。