用海洋生物煉「骨水泥」為人類「接骨」

科研人員進行蝦油提取實驗。

創新團隊核心成員潘浩波。

新一代「骨水泥」更易於促進新骨的形成。

生命起源於海洋，海洋生物的奇妙性有待人類深度發掘。而其中，一些「葯食同源」的海洋生物將帶來新的醫學發展方向。尤其隨著老齡化社會的到來，這些海洋生物的藥用性將會給骨質疏鬆症等退行性疾病帶來預防及治療的新體驗。

骨質疏鬆症是中老年人群最常見的骨骼疾病之一。我國骨質疏鬆患者人數已接近1億，並且有至少2.1億人骨量低於正常值，是骨質疏鬆患者數量和潛在數量最多的國家。國際骨質疏鬆基金會發表的一組數據顯示，全球每3秒鐘就會發生一起骨質疏鬆性骨折，1/3的女性和1/5的男性會在50歲後遭遇一次骨折，20%的髖部骨折患者會在骨折後的6個月內死亡，一半的病人生活不能自理。而向受損傷的骨骼或椎骨中注射骨水泥，是目前治療骨質疏鬆較簡便而又有效的方法。

2012年，通過深圳市第二批「孔雀計劃」，中國科學院深圳先進技術研究院（下稱「中科院深圳院」）引進了香港大學「骨與關節退行性疾病防治新技術創新團隊」（下稱「創新團隊」），致力於新型生物活性骨水泥的開發。經過4年的努力，該團隊結合過去10多年的研究成果，進一步研發出源於海洋生物骨骼的新型生物活性骨水泥，不但容易與骨骼接合，更易於促進新骨的形成，適用於無法自行長出新骨的老年病人。據悉，該產品明年將正式進入臨床試驗階段。

除了在海洋生物材料方面取得新突破外，該團隊還通過開發深海魚油、南極磷蝦聚糖等系列產品，加速掘金「藍色經濟」，推動深圳海洋生物產業向高端邁進。目前，以孔雀團隊為基礎的中科院深圳院人體組織與器官退行性研究中心已經有7個課題組，並孵化出3家企業，獲批30多項專利，初步建立起產學研一體化的發展模式，成為深圳海洋產業創新創業的一支重要力量。

10年研發三代骨水泥，活性不斷「進化」

骨水泥，這種化學名稱為「聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）」的高分子化合物被廣泛應用為片劑、顆粒劑的粘合劑。因為其部分物理性質以及凝固後外觀很像建築、裝修中所用白水泥，因此得名「骨水泥」。骨水泥在20世紀60年代問世，1978年在我國用於臨床。

「骨水泥的主要作用是將人工關節與人體骨骼鑲嵌，起到固定作用。」中科院深圳院生物醫藥與技術研究所副所長、創新團隊核心成員潘浩波說。但這種傳統骨水泥在發揮作用的同時，也存在諸多缺點，比如由於缺乏活性不能與骨融合，時間長了會出現鬆動，存在副作用等。

自1994年開始，香港大學矯形及創傷學系教授呂維加的團隊就著眼於新一代生物活性骨水泥的研究，研製含有鍶羥基磷灰的生物活性骨水泥。經科研人員10年研究和反覆改進，2004年，這種新型骨水泥研發成功並進入臨床試驗階段。「與傳統產品最大的不同之處在於，這種骨水泥能夠釋放出促進骨骼生長的因子，幫助成骨，並可以與骨融合為一體，起到固化的作用，防止再次發生骨折。」潘浩波說後來的研究顯示，加入鍶的骨水泥較傳統骨水泥，可顯著增強生物活性。遺憾的是，該科研成果只在香港、台灣、越南等地進入到臨床試驗，並沒有正式應用到臨床。

2011年底，中科院深圳院向時任香港大學醫學院研究助理教授的潘浩波伸出了橄欖枝，邀請他到深圳組建人體組織與器官退行性研究中心。2012年，通過深圳市第二批「孔雀計劃」，中心正式引進了呂維加教授帶領的創新團隊，旨在把新一代生物活性骨水泥科研技術在中國內地進行臨床轉化，造福骨折患者。

潘浩波介紹，10多年前，團隊在香港研究的生物活性骨水泥合成產品，是把金屬鍶添加入PMMA中聚合而成，因為金屬元素鍶本身是治療骨質疏鬆的藥物，可刺激成骨細胞加快生長，這是第一代生物活性骨水泥。目前，團隊在深圳主要進行第二代、第三代生物活性骨水泥的開發，不同於第一代產品的主要來源是金屬鍶，第二代、第三代的鍶主要來自海洋生物。

「為什麼魚、海豚這些海洋里的生物不會像人類一樣容易發生骨折呢？因為它們沒有骨質疏鬆。」潘浩波說，海水中豐富的鍶、鎂、硼、硅等微量元素能延緩生物骨質疏鬆發生的時間，並減少骨質疏鬆發生的概率。「骨頭的主要無機成分是羥基磷灰石，改良其晶體結構、微量添加鍶離子，作為活因子促進成骨是我們的第一代產品。」潘浩波說，但骨頭裡面還有其他元素，而海洋生物的骨頭除了鍶外，也還有鎂、硼等微量元素，它們恰好是人類骨代謝維持健康所需要的。因此，從海洋生物的骨骼中提取成分研發出的骨水泥，其活性比第一代產品要更好，並能夠「溶解」於人體內。

傳統的骨水泥無生物活性，病人植入後的數年就可能由於局部纖維組織包裹引起疼痛；而生物活性骨水泥有誘導創面骨組織再生的能力，是材料與骨組織有機融合在一起，避免了纖維組織包裹引起的疼痛及材料失效的問題。因此，團隊力爭3—5年內在預防、延緩和治療骨關節疾病等領域實現產業化。

廢棄金槍魚提煉高純度魚油，獲千萬風投

隨著海洋高新技術的不斷進步，我國的海洋產業也迎來快速發展時期。《2015年中國海洋經濟統計公報》顯示，2015年全國海洋生產總值64669億元，比上年增長7.0%，海洋生產總值佔國內生產總值的9.6%，與前幾年相比雖然增速有所放緩，但始終保持略高於同期國民經濟增速的發展態勢。

海洋產業是深圳未來產業之一，也被市政府列為「十三五」重點發展方向。《深圳市海洋產業發展規劃（2013-2020）》提出，到2015年，深圳現代的海洋產業體系初步建立；到2020年，全市海洋生產總值達3000億元，建設規模宏大、技術領先的現代海洋產業群。截至目前，深圳的海洋工程、海洋電子、海洋生物、郵輪遊艇、海洋信息技術等方面已走在全國前列。

日前，深圳市科協與市海洋局、市發改委等調研形成的《關於加快布局我市海洋產業發展的若干建議》顯示，目前海洋產業不到深圳市GDP總量的1/10，且集中於海洋交通運輸、海洋油氣和濱海旅遊等領域，具有巨大的拓展潛能。

看準海洋生物產業的巨大發展空間，依託傳統的遠洋漁業，創新團隊不僅開展海洋醫用材料、創傷修復產品的研發與產業化，還開發高附加值的海洋生物功能食品、保健品等，推動深圳海洋產業的發展。

「深圳佔有全國遠洋漁業加工集散業務近25％的份額，海洋生物資源開發與利用具有巨大的潛力。」潘浩波說，例如深圳是中國冰鮮金槍魚主要產區，但在傳統的遠洋漁業公司裡面，一條金槍魚有30%的部分被作為廢料丟棄。 如何把這些深圳傳統遠洋漁業中的廢料「變廢為寶」是團隊的另一成果。

金槍魚作為一種營養、健康的現代食品，受到歐美髮達國家的青睞。其中，OMEGA3不飽和脂肪酸是金槍魚特有的營養物質，有利於兒童視力和智力發育，可增加和防止動脈硬化，對預防血栓和治療心腦血管疾病有著特殊的作用。目前我國企業生產的含OMEGA3的深海魚油產品眾多，但是含高純度OMEGA3的產品卻很難找到，因為提純的成本非常高。

瞄準這一高端功能性食品和保健品市場，創新團隊通過自己的生物技術改進金槍魚OMEGA3提純技術。「一般來說，作為老年疾病預防的重要產品，把OMEGA3純度提高到60%以上，可以起到保護血管的作用。」潘浩波說，從預防治療出發，以葯食同源作為思路，團隊利用以往被廢棄的金槍魚魚頭、魚尾等，開發出純度高達90%以上的魚油藥品。金槍魚深海魚油的研發項目先後獲得全國海洋黑馬大賽全國六強和南方海谷杯全國海洋創業大賽一等獎，並獲得1500萬元的風險投資。

走出實驗室建產業化公司和創投平台

深圳是一座創新之城，創新創業團隊不斷湧現，科研成果也很快實現轉化。不過，在潘浩波看來，這種情況在生物材料產業很難出現，因為這個產業投入大、研發周期長，科研成果要實現產業化更為困難。

「在高校，90%的科研成果鎖在抽屜裡面。」潘浩波說，大部分高校教師沒有產業化經驗。相關數據顯示，目前我國的科技成果轉化率僅為10%左右，遠低於發達國家40%的水平。

而對於以呂維加教授、潘浩波博士等為核心的創新團隊來說，產業化是其研發的首要目標。潘浩波說，生物材料產業的科研成果要實現產業化，需要一個研發和產業化相結合的團隊，分三步走。第一步是科研成果成功走出實驗室，形成企業化運作管理模式；第二步，完成產品的規模化製備及臨床前所有生物學及理化性能檢測；第三步是完成臨床試驗所有過程，並實現安全性有效性評價。每一步都要付出極其艱辛的努力，整個過程往往要十年磨一劍。

2012年8月，創新團隊所在的人體組織與器官退行性研究中心就開始準備成立產業孵化公司。2013年3月，中心首個產業化公司——深圳市中科海世御生物科技有限公司成立，落戶寶安區桃花源科技創新園區。該公司主要負責創新團隊海洋生物材料、海洋源保健品、生物製品的技術開發、醫療用品及器械等相關技術諮詢及技術服務、技術轉讓等，將相關科研成果轉化為產品。目前，公司正準備進行產業化的科研成果包括骨水泥、魚油、魚骨鈣劑等新興海洋源相關產品，將優良的海洋源生物醫療用品及保健品推向市場。

2013年年底，創新團隊還利用技術研發優勢孵化出深圳市海優康生物科技有限公司，落戶大鵬新區海洋生物產業園，專門致力於中國高端優質海洋源系列保健品開發。據悉，海優康開發的金槍魚深海魚油今年下半年將投產。

「在產業化三步走的這條軸線上，我們團隊要比一般團隊走更遠的路，才有企業或者資本有興趣接收這個待產業化的項目，才有機會實現產業化。」潘浩波說，而孵化出企業，通過民間資本與科研技術結合，推動生物技術的產業化，才能看到成果和科研項目的價值得到提升。

為了幫助更多的生物產業科研項目實現產業化，今年潘浩波還發起創投平台「和海創」。「這個平台就是尋找好的科研項目，幫助其實現產業化的第一步和第二步，使其科研價值得到體現。」潘浩波說，這也是團隊產業化的另一模式，把好的科研成果和技術引進來，利用海世御的平台和和海創的資本實現產業化。據介紹，目前團隊已引進一個生物醫用材料抗感染的科研項目，該項目可解決現有臨床中由醫用純鈦醫療器械植入引發的細菌感染等問題，該項目將在深圳實現產業化。「生物材料產業的發展一定要科技和金融志同道合。」

孔雀團隊的落地也加速了高端人才的聚集。4年時間，從最早的2人到發展到如今中心的70多名優秀人才、7個課題組，孵化出3家企業，獲批30多項專利，初步建立起產學研一體化的發展模式。除了骨水泥、深海魚油外，中心還在開發其他海洋生物產品，比如南極磷蝦殼聚糖系列產品的開發，從磷蝦殼中提取出的殼聚糖，具有很好的止血效果，可用於創傷修復敷材產品的開發等。

不過，在產業化的道路上，作為科研機構同樣也面臨產業轉化人才缺乏的難題，「還需要更多工程、管理等專業產業化人才，科研項目的產業化才能做得更好。」潘浩波說。目前，深圳的海洋生物材料產業才起步，他希望團隊能加快新技術的研發和產業化，推動深圳海洋生物產業向高端邁進。

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