投稿|专访北京天坛医院刘爱华教授：国内首创，国际领先，脑血管支架有望突破“完全降解”技术瓶颈投稿

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图片来源@视觉中国

文 | 动脉橙果局

颅内动脉狭窄是造成缺血性脑卒中的一个重要原因。在我国，颅内动脉狭窄的发生率已经高达13.2% ，是威胁中国人脑血管健康的重要疾病之一。
目前，支架置入术是治疗颅内动脉狭窄的有效手段之一，但大多数脑血管支架都是由传统合金材料制成，并不能实现降解。
因此，支架植入后将永久留置体内，极有可能引发血管慢性炎症、血管愈合延迟、支架内血栓形成等症状。患者需要终生服用抗血小板药来减少并发症机率，这自然会给患者造成巨大的心理负担，也会给医疗资源带来压力。
据统计，中国每年心脑血管支架耗材总值约400亿，其中80%以上脑血管支架都只能依赖进口，这极大地限制了我国医疗在颅内缺血性疾病方面的发展。
种种迹象都显示出了一个问题——我国亟需推进可降解脑血管支架的研究。
基于22年对脑血管疾病的临床研究经验，来自北京天坛医院的刘爱华教授和他的团队观察到了这一医疗痛点，并开始着手研究可降解的脑血管支架。经过6年的时间，终于研发出了“可降解锌合金头颈部支架”（后简称可降解脑血管支架）。
刘爱华教授告诉动脉橙果局：“这款可降解的脑血管支架可以说是首创，不但支撑性好，降解速度也快，在脑血管领域有极大的应用空间。”
那么“可降解锌合金头颈部支架”究竟是怎么实现降解的呢？刘爱华教授及其团队在这6年里又做了哪些努力呢？带着这些问题，动脉橙果局与刘爱华教授进行了一次深度对话。
耗时6年，终寻“可降解”理想材料在讨论可降解支架之前，我们得先搞清楚一个问题：“可降解”=“可吸收”吗？
对于外行人来说，这两种说法似乎没什么区别，最终结局都是支架不靠外力介入取出，自己在血管里消失不见。
但其实不然，刘爱华教授谈道：“‘可吸收’绝不能和‘可降解’画上等号。因为‘可吸收’一般都是使用高分子材料，通过血液流动将支架一点一点剥离带走。这样的方式，虽然解决了支架无法取出体内而引起的血管类疾病，但又埋下了新的隐患。毕竟被血液剥离带走并不是完全的消失，极有可能会在其他地方形成堆积，引发其他血管疾病。而我们要做的‘可降解’ ，是通过细胞将支架完全吞噬消失，从根本上解决支架隐患。”
这样听来，实现“可降解”似乎找到能被细胞吞噬的材料就能够实现了。
但这过程并不简单。为了找到满足“降解要求”的材料，刘爱华教授花了整整6年时间。
最开始，刘爱华教授尝试了聚乳酸材料，这也就是我们所说的高分子材料。
但在试验后，刘爱华教授发现，聚乳酸材料的力学性能不足，无法形成较好的支撑，和血管的贴合程度也有待进一步优化，但最重要的还是安全性无法得到保证。就像前文说到的，聚乳酸材料会被血液分解冲走，极大可能在血管中形成堵塞，压迫血管空间，造成不必要的并发症，给患者的健康带来风险隐患。
因此，刘爱华教授决定放弃市场大火的高分子材料，另辟蹊径。
既然金属支架的力学性能能够达标，那就从金属方向下功夫。刘爱华教授的第二种材料便选择了镁合金材料。
镁合金材料既能满足支撑力，同时也能实现细胞吞噬降解，几乎是完美的材料了。但镁合金的降解速度过快， 6-12个月便完全降解了。这样短的降解时间，并不能保证血管完全恢复，因此，这一材料也被弃用。
之后刘爱华教授还尝试了铁合金材料，但又因降解时间过长被弃用。

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同材料的力学支撑性和降解周期
【投稿|专访北京天坛医院刘爱华教授：国内首创，国际领先，脑血管支架有望突破“完全降解”技术瓶颈】每一次失败都给了刘爱华教授经验与启发。最终，通过材料基因组学的筛选，他敲定了锌合金作为支架材料。
因为锌合金材料力学性能远大于生物可降解血管支架材料，和骨科植入材料的要求。并且体内、外研究都能证明锌合金无毒，且有良好的生物相容性。总而言之，无论在支撑性还是降解速度上，锌合金都最贴合的理想材料。
刘爱华教授向动脉橙果局介绍道：“从我们的实验结果可以看到，锌合金材料在半年后开始逐渐降解，大概两到三年就能实现90%—95%的降解，保证了我们血管的支撑性，是做脑血管支架非常好的材料。这一发现在全球我们都是领先的，因此，我们有信心将它做好，改写中国脑血管支架的现状！”
全球首创，可降解血管支架在中国诞生敲定材料只是研发可降解血管支架的第一步。在支架塑形、材料厚度以及药物涂层上，刘爱华教授又有自己的巧思。
首先是支架塑形。由于脑血管的直径非常小，比心脏血管还要细很多，因此，对支架精细度的要求就更高了。
但在支架方面锌合金的利用比较少，我们对于锌合金的塑形技术的把控并没有完全实现。因此，刘爱华教授通过通过多尺度模拟方法，摸索出了锌铜合金凝固和冷热加工成形过程的科学规律。
刘爱华教授成功探索出锌合金的规律，不但是在“可降解脑血管支架”项目中取得的重大突破，更为未来研究锌合金材料的应用与发展打下了坚实的基础。
其次，就是对支架厚度的把控。为了保证支架植入后，血管内直径不会压缩，影响血液流通，支架的厚度必须非常薄。
当然，厚度的把控可以通过工业技术实现，但工业技术无法实现0.8-0.7毫米的把控，因此还得从结构上下功夫。
刘爱华教授采用了“双S”结构设计，减少了用材面积的同时，也减少了对血管的空间占用。

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“双S”结构细节
刘爱华教授告诉动脉橙果局：“‘双S’结构所构成的支架，比现有的颅内支架的支架壁都要薄，血液通过性肯定就更好了，降低了患者血管堵塞的风险。目前我们的技术能够将支架厚度保持在0.8毫米，但现阶段世界最薄能做到0.7毫米。下一步，我们也希望将支架厚度改进到0.7毫米。这是极限，也是我们的目标。”
最后，药物涂料也同样关键。在支架植入体内后，极有可能出现排异反应，因此需要在支架表面覆盖药物涂层，降低排异风险。
刘爱华教授采用了非对称涂层技术。支架有了药物涂层的包裹，在植入入体内与血管内皮接触时，就能迅速地内皮化。支架会被包缠进血管内皮，稳定性和血管支撑性都会大大提升。
这一技术的发明，不单是颅内支架可以使用，在心脏支架等领域都可以进行运用与拓展。刘爱华教授介绍道：“我们的不对称涂层药物技术的研究属于是国内首创的技术，目前已经获得了国际PCT专利授权。下一步，我们的技术就能进行到初期临床试验环节，争取给更多同行在支架研发方面带来新思路。”
三人“拾柴”火焰高刘爱华教授作为北京天坛医院神经介入中心病区主任，在脑血管疾病领域有丰富的临床经验，并且共发表SCI科研论文136篇，可以说是在科研领域硕果累累。
但他却说：“如果只有我一个人，这项技术是不可能完成的。”
因为刘爱华教授作为临床医生，要将科研成果转化落地，且不说对市场的理解，就说对技术的把握也只能专注于自己所在的领域，关于材料以及医疗器械方面，并不能实现全领域的精通。
因此，刘爱华教授的团队中还有两大帮手：一位是北京科技大学材料学院院长王鲁宁教授，另一位是曾获2020年度国家科技进步奖的张海军教授。
这两位教授分别专攻材料学和医疗器械开发，在研究心脏支架方面有着丰富的经验。这次，刘爱华教授与他们强强联手，才研发出了“可降解脑血管支架” 。
刘爱华教授说：“在国外，很多搞科研的医生是有工科背景的，因此在研发一些医疗器械时能够更准确、快速的找到适合的材料、运用领域等。但我国是将工科和医学明确分开了的。在这样的情况下，临床医生和多领域人才合作，组建团队，才能更有效弥补自己行业中的缺漏。”
的确如此，目前医工合作已经成为了我国医疗领域科研的大趋势，越来越多跨领域的人才涌现，促进着我国现代医学发展的进步。就像刘爱华教授所说：“集众人之智慧，将科研做到极致。”这是刘爱华教授的“可降解脑血管支架”的成功出路，也将是我国医疗发展的未来方向。