从实验室到产业化的创新之路

中国化工网 2021-01-04


  围绕生物医用材料、聚焦临床需求,中国科学院深圳先进技术研究院(以下简称深圳先进院)退行性中心自主研发国有创新品牌,已孵化3家企业,授权30多项专利,获得社会资本投资数千万元。

  什么是真正的产业化?科研院所的产业化边界在哪里?如何解决市场需求和工程问题?深圳先进院医药所副所长、退行性中心主任潘浩波向《中国科学报》分享了他近十年来的产业化心得。

  打开蓝海市场

  骨水泥是潘浩波团队的研发重点之一。这种化学名称为“聚甲基丙烯酸甲脂”(PMMA)的高分子化合物作为注射型修复材料,在脊柱修复的微创手术中应用广泛——只需在骨折位置打个小孔,将该材料填充进去,即可大大减轻患者病痛。但这种传统骨水泥在发挥作用的同时,也存在诸多缺点,如弹性模量较高,缺乏活性不能与骨融合;时间长了会出现松动,并存在引发再次骨折的风险。

  2007年,在香港大学从事研究工作的潘浩波,在给海洋公园一条自然死亡的海豚做骨密度分析时发现,尽管这条海豚已经相当于人类80岁高龄,但CT显示其骨结构非常完整,没有任何骨质疏松的现象。

  潘浩波想,海洋的pH值比人体血液略高,或是碱性的环境促进了干细胞成骨分化;其次,海水中锶的含量大约是陆地的10倍。双重作用下,海洋动物可有效修复自身的骨代谢失衡,几乎不会出现骨质疏松症。

  从一张CT照片中得到灵感,潘浩波团队在PMMA材料基础上,添加可降解生物活性玻璃,并加入锶、镁、硼、硅等微量元素,研发出了生物活性骨水泥。经过10年的研发优化,活性骨水泥已完成临床前研发。

  “与传统产品最大的不同之处在于,这种骨水泥能够释放出促进骨骼生长的因子,帮助成骨并可以与骨融合为一体,起到固化的作用,防止再次发生骨折。”潘浩波说,除脊柱修复外,活性骨水泥还可以用于关节置换、牙齿填充、骨质疏松预防等。

  潘浩波十分看好生物活性骨水泥的未来市场。据中华医学会数据预测,2020年,脊柱修复和关节置换手术将分别达到50万和140万例,按10%市场占有率测算,生物活性骨水泥每年销售收入将达到2亿~3亿元,利润率30%以上。

  面向市场需要

  活性骨水泥未来可期,但传统骨水泥被国外产品垄断的现状也不容忽视。据了解,目前临床上仍以传统骨水泥产品为主,并基本被国际品牌垄断,国产品牌竞争力较弱。在潘浩波看来,想要打破“洋品牌”垄断,还需着眼于解决内需。

  因此,团队在研发出活性骨水泥的同时,也投入到传统材料的研发中。

  “许多科研人员看不上进口替代的工作,认为这仅仅是对国外现有技术的拷贝。”潘浩波说,“而产业化依靠的不仅是创新,更多的是稳定,最大的决定因素是市场。”

  进口替代也并不只是“照猫画虎”。潘浩波有自己的想法:“好比泡制同样一壶茶,即便拷贝国外的产品,原材料、用量、温度甚至分布都与之相似,最后的口感仍可能差之毫厘、谬以千里。”国产的传统骨水泥面临着同样的问题,成分相似,操控性能却不如进口材料。

  问题出在哪里?细节。潘浩波介绍,国外研发骨水泥已近80年,而我们起步较晚,必须通过大量的临床研究去摸索经验,并逐步改良配方。

  变废为宝

  瞅准海洋生物产业的巨大发展空间,在致力于骨水泥研发的同时,潘浩波团队还早早布局海洋医用材料、创伤修复产品的研发与产业化。

  深圳是中国冰鲜金枪鱼主要产区,而在传统的远洋渔业公司里,一条金枪鱼30%的部分被作为废料丢弃。如何把这些深圳传统远洋渔业中的废料“变废为宝”是潘浩波团队的另一产业化探索。

  金枪鱼中含有丰富的不饱和脂肪酸(OMEGA3),有利于儿童视力和智力发育,可增加和防止动脉硬化,对预防血栓和治疗心脑血管疾病有着特殊的作用。“目前我国企业生产的含OMEGA3的深海鱼油产品众多,但其中的有效成分仅30%左右,如何提高纯度是研发的难点之一。”潘浩波团队通过生物技术改进金枪鱼OMEGA3提纯技术,与台湾、安徽企业开展深度合作,目前已将鱼油纯度提升到90%以上。

  在此基础上,团队对OMEGA3中的主要成分EPA展开进一步研究后发现,其对于治疗高脂血症具有非常好的效果。“在动物实验中发现,高脂动物经过六周的高纯度EPA摄入后,高脂指标显著降低,并能逆转血管斑块。”

  这一研究为高脂血症所导致的中风、心梗、脑梗等疾病的前期预防提供了新思路。目前团队的EPA提纯已达到90%,并已实现小批量生产,正寻求进一步的扩大化合作。

  专业人做专业事

  科技成果转化是一个复杂的过程,科研成果从实验室到产业化、从想法到市场的挑战被形象地比拟为“死亡之谷”。回顾近10年来的产业化创新之路,潘浩波认为,最重要的是让专业的人做专业的事。

  “对于科研人员而言,产业化也并不意味着什么都做。”潘浩波说,前期技术研发、中期打通生产工艺流程、后续跟踪技术标准是科研人员能够参与的,而市场、管理、销售则应该留给企业专攻。

  “院企深度融合是关键。”潘浩波认为,科研人员不能只强调科学问题而忽视了工程问题。一个好的产业化团队,需要更多工程、管理等专业人才,这需要科研院所与企业、临床深度交流,例如企业特派员进驻科研院所共同改进技术流程,科研人员进入企业了解真实的生产条件等。团队还孵化有科技研发型企业,充当着连接院企的桥梁作用。

  同时,潘浩波还提出,科研人员寻找研究方向时不应只瞄准颠覆性、创新性领域,那些能够解决临床最基本需求的技术同样有着广阔的创新空间。

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