「人工骨」發明者劉昌勝:開闢再生材料研究與應用的新領域和方向

2021-02-25 高分子科學前沿


劉昌勝院士,1967年6月生於湖北省大冶縣。1989年畢業於湖北大學生物系,1992年於華東化工學院獲碩士學位,1996年於華東理工大學獲博士學位。現任華東理工大學教授,副校長。先後獲得國家自然科學獎二等獎、國家科技進步二等獎,上海市自然科學二等獎,何梁何利基金技術創新獎,中國青年科技獎等。

劉昌勝院士:科研的最大魅力是探索未知 

 

從當初就讀生物化工專業,到後來聚焦生物材料領域;從成名作「人工骨」,到提出「材料生物學」新概念,為指導組織再生材料的研究與應用開闢新領域與方向;從事科研工作二三十年,即已在其主要研究方向生物材料方面,獲授權發明專利38項;出版中英文著作(教材)4部,發表SCI論文201篇。一路走來,劉昌勝院士始終目標明確。在他看來,一件事情要做成、做好,有兩點不可或缺——目標和精神。他說,「習近平總書記在全國『科技三會』上提出的『廣大科技工作者要把論文寫在祖國的大地上,把科技成果應用在實現現代化的偉大事業中』,是一個非常好的目標,為我們指明了方向。」

為了讓自己的研究目標定位更精準、清晰,更好地切合臨床需求,劉昌勝的工作地點不僅在實驗室、辦公室,有時是「泡」在醫院,與醫生深入交流溝通。他說:「我們這些擁有化工和生物背景的人做生物材料研究,雖然可以做出很多『產品』,但是否能與臨床結合,是不是醫生所需,這中間有個缺口。只有我們去和醫生進行交流,了解他們的需求,並把其轉化為科學問題和關鍵技術問題進行攻關,這個缺口才能填平。」他印象最深的是最初與上海中山醫院陳中偉院士合作時,老先生帶著他在全國各地跑,與醫生進行交流、作報告。對劉昌勝來說,那些年的經歷是最好的鍛鍊,對其科研成果轉化推廣也起到了很大的幫助。「科研成果要服務於應用,需要接力棒的層層傳遞。一旦下一棒接不上了,身處上遊的科研人員應主動跨前一步,填補脫離的環節,才能實現成果的轉移,也才能讓成果凸現價值,最終實現科研工作的初心。」 這是他對科研成果的推廣應用和產業化的獨到理解。

做科研是在探索未知的領域,面臨著許多不可預測的挑戰,在很多情況下是非常枯燥的工作,走在這條路上是個需要抵抗外界誘惑、耐受坐冷板凳的過程。劉昌勝認為,唯有理想與信念可以戰勝困難,要有矢志不渝的精神,不忘初心,砥礪前行。做科研,同時還要經受重重壓力。他認為,每個人在不同的人生階段會有不同的壓力,適當的壓力可以讓人進步,而如何化壓力為動力則是一種需要鍛鍊的能力。他相信,這種能力的培養會讓人變得更加堅韌,更加成熟,能夠從容、自信地應對今後人生的各種考驗。

代表性成果介紹:鈣磷基生物材料的轉化機理及新生物性能研究 

在我國,每年骨缺損患者超過500萬人,因骨質疏鬆引起的各種骨折患者達200萬人以上,臨床中對修復、替換人體硬組織的材料需求巨大。劉昌勝團隊在「鈣磷基生物材料的轉化機理及生物性能研究」項目中,深入研究液-固體系中鈣磷基生物材料的相互轉化過程及機理,實現了對鈣磷鹽粉末原料粒度、形貌及活性的控制。在此基礎上,深入探索固-液-固體系中鈣磷鹽的水化動力學及轉化規律,較好地詮釋水化過程中相態變化的動態過程和控制步驟,提出了調控水化反應歷程的系列措施,實現對材料性能的控制。同時,研究鈣磷基生物材料在生物體內向新骨轉化的降解、代謝、轉歸機制,通過組成和晶相結構設計和降解調控,實現從無生命的材料到有生命的組織的轉化。發現通過摻入不同離子等成份控制,可增強骨再生、促進血管發生,從而加快骨修復進程。還研究多種鈣磷基材料的生物效應,發現了納米羥基磷灰石特異性抑制腫瘤生長的新特性,發現納米顆粒定位於腫瘤細胞核內、引起胞內鈣離子濃度升高與啟動線粒體通道誘導細胞凋亡密切關聯的現象,從細胞和分子水平揭示了其抗腫瘤的機理,並發現其它材料選擇性抗腫瘤的類似納米效應。

這些研究不僅為「人工骨」材料的製備提供了理論指導,使其從實驗室走向臨床應用,還豐富了納米材料的生物效應內涵,對將來拓展腫瘤治療的研究思路、構建新型藥劑都有重要意義。該項目獲得國家自然科學二等獎。

來源:上海院士動態信息、上海科協

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