张兴栋:“上帝之手”让陶瓷长新骨

2016年06月13日09:54  来源:科技日报
 

你相信移植到人体内的无生命“陶瓷”,能从人体中获得“生命”并再生新骨修复损坏的骨骼吗?四川大学张兴栋院士正是从发现这一奇迹起步。“简单来说,就是把一种磷酸钙生物陶瓷的医用陶瓷植入体内,隔段时间陶瓷就会慢慢消失,转变成人的新骨头。”数据显示,目前已经有10多万例的病人使用了张兴栋团队研发生产的骨诱导材料,全国90%以上的生物活性涂层人工关节,包括在华的独资外企都在使用他研发的材料涂层技术。

在加拿大近日举行的第十次世界生物材料大会上,张兴栋接任了国际生物材料科学与工程学会联合会主席。这是该联合会成立以来,首次由我国科学家担任主席。

从上世纪90年代,张兴栋和他的研究团队首次发现并确证无生命的生物材料可诱导骨再生形成,引起学界长达十余年的争议;再用十几年时间,研发出骨诱导人工骨及其工程化技术,被誉为“划时代地在再生医学中宣告骨诱导性生物材料的到来”“开拓了世界生物材料科学和产业发展新方向”;并进一步提出组织诱导性生物材料新概念,即生物材料不仅可诱导骨、亦可诱导非骨组织形成。与此同时,创办产学研结合研究机构,为全国10余万病人提供骨诱导材料——面对传统的质疑、科学的难题,张兴栋用一位真正科学家固有的锲而不舍的精神,坚定地行走在探索科学未知世界的冷风中,与他的研究目标进行着不懈的斗争。

回顾近半个世纪的科研生涯,今年78岁的张兴栋院士说:“科学发现的机理可以探讨,但实践结果就是真理;如果你自己不倒下,那谁也打不倒你。”

1983年,张兴栋与四川一家医院合作开展生物活性人工骨(牙)及涂层植入人体研究中偶然发现,一块多孔的磷酸钙陶瓷埋入动物体肌肉和皮下后,居然变成了真骨头。无生命的生物材料可诱导有生命的机体组织和器官再生或形成?随后,他在28只狗、60多只兔子和100多只老鼠的非骨部位同时植入“多孔陶瓷”,通过统计分析证实了这个发现。

可这个科学奇迹,在把他提升到希望顶峰的同时,又把他推进质疑的深渊。1991年,当张兴栋满怀希望在意大利世界生物陶瓷大会上公布自己的成果后。其通过“骨诱导性生物材料”能够将无生命材料变为有生命骨组织这一结论,却受到国内外学界广泛质疑。

“一时间,非议不断。有人说,这个成果不具备统计学意义;有人说,一个学物理的他懂分子生物学吗?想法怪异。”张兴栋告诉记者,当时自己坚信“生物材料骨诱导作用的科学机理可以讨论,但实验的事实不可否定;我虽然不懂医学,但是懂材料,并有医学专家合作。”

传统是科学探索的一道冷酷界限,凡是要想进入未知领域的人就必须要跨过它。此后,在国家自然科学基金、科技部973等重大项目陆续支持下,张兴栋不断证实自己的发现——来自老鼠、猴子、猪等动物的10000多张切片和大量实验,佐证科学机理;从基因激活、基因表达探寻理论路径,证明理论模型。尽管在这期间,他获得的科研支持还被有些人评价为“降低了我国自然科学基金整体水平”。“当时总是想,都坚持了几十公里了,万一还差最后一公里,这条路就走通了呢?我不能放弃。”回顾当时,他不无感慨。

上世纪九十年代,张兴栋开始实践“产学研一体化”。他和团队开办的公司注册资金仅50万元,在国内生物材料领域“小的可怜”,却创造了年均上千万元的产值。不仅反哺了理论研究工作,其研发出的羟基磷灰石人工骨、牙种植体、涂层人工关节等生物材料产品也让全国患者获益。数据显示,目前已经有10多万例的病人使用了张兴栋团队研发生产的骨诱导材料,全国90%以上的生物活性涂层人工关节,包括在华的独资外企都在使用他研发的材料涂层技术。

“科学家的成长,需要宽松的环境。”尽管如今已拥有中国生物材料学会名誉理事长、中国工程院院士、美国工程院外籍院士等诸多“光环”,但张兴栋认为,自己能在生物材料领域发挥作用,不仅在“专”而且在“博”。

“有机结合各个学科的知识,才能碰撞出新的思想。”他以人造关节材料涂层技术的发明为例,“我自己以前也不懂什么涂层,只是偶然间将飞机发动机尾部的喷火筒,涂层技术尝试应用到自己的实验过程中,这才得到启发的。”

“我国的生物材料科学与工程虽然已经登上了世界舞台,取得了一系列重要进展,但生物材料产业整体上还落后发达国家10—15年,加快产业发展至关重要。”张兴栋说。(记者 盛 利 实习生 傅元灿)

(责编:赵竹青、马丽)

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