青藏高原的晨曦穿透云层,洒于祁连山麓海拔3000米的高寒草原上。远处,牦牛低落的啼声回荡于草甸之间,几头体魄硬朗的牦牛正迟缓啃食着耐寒牧草。厚密的外相之下,是于强紫外辐射、低氧以和日夜温差跨越20℃的极度情况中,依然连结紧实的皮肤及强韧的枢纽关头布局。 “于云云严苛的情况前提下,它们的结缔构造为什么可以或许持久连结不变与坚韧?” 这一问题,逐渐引起了兰州年夜学化学化工学院肖建喜传授的存眷。 作为持久从事卵白质布局与功效研究的科学家,肖建喜深知,胶原卵白是皮肤、骨骼及软骨等构造的焦点布局基础,其份子层级的构象不变性,直接决议了构造的力学强度、布局不变性和修复潜力。牦牛于高原情况中揭示出的显著心理顺应性,是否与胶原卵白于份子布局层面的怪异特性有关,由此成为他存眷的科学问题。 高原启迪:从天然古迹到科研初心 “胶原卵白是人体构造的‘力学骨架’,理解它,才能理解构造怎样抵御毁伤并完成修复。”肖建喜的科研生活生计,险些与胶原卵白研究同步睁开。 早年于美国罗格斯年夜学攻读博士时期,他师从胶原卵白三螺旋布局解析范畴的前驱科学家Barbara Brodsky 及 Jean Baum 传授,体系把握了胶原卵白份子布局和不变机制的研究要领。回国后,他于兰州年夜学组建皮肤功效卵白试验室,连续开展功效卵白的基础研究与财产转化事情,这一持久堆集,使他对于牦牛所揭示出的“抗逆性”非分特别敏感。 十多年前,肖建喜领导团队初次深切青藏高原收罗样本。零下二十摄氏度的寒冷中,年夜雪笼罩草原,车辆于积雪中艰巨前行。团队展转多家牧户,才收罗到足量的新鲜牦牛构造样本。为包管样本活性,各人连夜驱车返回兰州,一起顶风冒雪,险些无人合眼,直到样本被安全存入低温冰柜,冻患上通红的脸上才露出笑脸。 “那次高原之行,让我真正下定了刻意。”肖建喜回忆道。牦牛持久顺应高原极度情况,其胶原卵白极可能于三螺旋不变性及纤维层级布局上形成为了怪异上风。与此同时,青藏高原相对于干净的生态情况,也从源头降低了病毒与污染危害,为医用级生物质料研究提供了自然前提。 基在这一判定,牦牛胶原卵白的体系研究由此睁开。 技能攻坚:从“智能手术刀”到立异质料 医用胶原卵白研发的焦点难题,于在于完全降低免疫原性的同时,完备保留自然三螺旋布局。传统处置惩罚要领往往难以统筹布局完备性与安全性,难以满意医用要求。 “最坚苦的时辰,端肽去除了率持久逗留于92%。”肖建喜坦言。不管怎样优化前提,都难以到达医用级所需的99.9%以上尺度,试验一度堕入阻滞。 起色来自对于卵白质折叠及变性机制的深切研究。团队引入计较模仿手腕,从头审阅端肽于三螺旋不变中的空间位置,终极开发出变性胶原靶向肽导航的“份子定向剪切与端肽去除了”的独家技能。这一要领犹如一把精准的“智能手术刀”,可以或许有选择地切除了激发免疫反映的布局片断,同时最年夜水平保留胶原卵白的自然三螺旋构象。 这一技能冲破,使胶原卵白从“自然提取物”迈入“活性生物质料”阶段,为高端医用胶原质料的研发奠基了基础。于此技能基础上,肖建喜团队已经经完成为了以牦牛胶原卵白为焦点的多种立异质料研发,包括新型3D打印胶原墨水、胶原卵白人工皮肤、人工软骨、仿生骨支架、伤口修复敷料等,广泛运用在保健食物、功效护肤品、构造工程与再生医学等范畴,结果也已经发表在多篇知名SCI期刊,并正踊跃推进财产化。 于胶原立异质料技能攻关历程中,差别学科的思绪交汇为团队提供了要害开导。于仿生骨支架研发中,质料力学机能一度成为瓶颈。一次与高份子物理学家的交流中,对于方提出质料强度不仅来历在化学交联,还有与拓扑缠结紧密亲密相干。团队据此调解设计思绪,使用胶原原纤维的自组装特征,构建以物理缠结为主的新型收集布局,使支架韧性显著晋升。团队还有从胡杨木非均质微不雅布局得到开导,将胶原的柔韧性与胡杨木的多孔刚性联合,经由过程多级孔径设计,既提供力学支撑,又促成细胞与血管生长。 于可打针自愈合水凝胶研究中,团队还有不雅察到“1+1 2”的协同效应。铁离子引入活性胶原系统后,与三维收集形成特异性配位中央,不仅实现暖和而高效的交联,还有可连续开释生物旌旗灯号,加强抗炎及促软骨分解相干机能。近似的设计思绪也运用在糖尿病慢性伤口修复质料中。经由过程活性胶原收集对于纳米银颗粒的精准束厄局促与缓释,团队于实现抑菌的同时,防止了传统抗菌质料对于愈合历程的按捺。 “这些发明并不是偶尔,而是成立于对于胶原卵白份子特征及生物功效的体系研究基础之上。”肖建喜说。 财产转化:从试验室到“中国手刺” 2023年,当持续三批医用级牦牛胶原卵白于互助企业的出产车间完成工艺验证时,肖建喜及团队成员意想到,这项研究真正跨过了从试验室走向财产化的要害门坎。“这象征着,咱们没有倒于财产化的第一步,实现了牦牛胶原卵白“从0到1”的要害超过。”他说。 财产化的门路远比想象中艰巨。从克级试验工艺向工业化系统放年夜,并不是简朴的范围复制,而是一项触及法例切合性、批间不变性及体系工程的综合挑战。“这不是装备的简朴复制,而是跨学科的体系集成工程。”肖建喜先容,团队与设计院、工程专家、装备供给商深度互助,用时数月、履历数十轮会商论证,将植入级质量要求逐条拆解,转化为可量化、可验证的工程参数及工艺文件。 “墨客气”与“工业实际”的碰撞无处不于。于财产化历程中,成本节制与机能保障始终彼此博弈。肖建喜对峙明确的技能原则:要害机能不成让步,非要害成本必需优化。恰是这一原则,使产物于安全性、活性及一致性方面连结持久可控,财产化路径患上以顺遂推进。 于总体成长计谋上,肖建喜有着更久远的计划。他向投资人展示“医研共生”线路图:优先霸占羁系要求最为严酷的医疗器械,成立技能与质量层面的信托基础;于此基础上,慢慢拓展功能护肤、养分医学等法例路径相对于成熟的运用标的目的,实现技能协同与财产联动。这份战略远见加务实路径,终极说服了投资人。 今朝,肖建喜团队正与中国牦牛的龙头企业互助,依托国度级绿色工场,成立切合GMP尺度的医用级牦牛胶原卵白出产线,范围化制备高活性、高安全性、最高质量尺度的植入级牦牛胶原卵白。于运用层面,其原料产物已经结构口服养分、功能护肤及医疗美容等标的目的;于终端产物层面,相干技能运用在医美植入质料、伤口敷料、人工皮肤及人工软骨等范畴,重要面向骨枢纽关头炎、糖尿病慢性伤口修复、骨缺损修复和皮肤皱纹填充等临床与医学美容需求。 “做中国最佳的胶原卵白。” 于肖建喜看来,这不仅是一项方针,更是对于中国生物质源、中国技能尺度及中国原创价值的体系性回应。 瞻望将来,团队正推进多项三类医疗器械产物的临床研究,并同步结构国际互助,但愿让源自中国青藏高原的牦牛胶原卵白,成为走向国际市场的一张“中国手刺”。
肖建喜于试验室。受访者本人供图。
肖建喜团队合照。受访者本人供图。