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微创介入,软硬两难?心脑血管里的一根小小导管通向一座科技大奖
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来源:上观新闻 作者:徐瑞哲 孙庆华 2020-05-19 19:50
摘要:共研发200多个中空纤维管产品,建立起30条生产线,率先实现了国产化,累计生产3000多万件

从冠心病、脑中风到大动脉血管瘤、房颤,治疗这类疾病的微创手术成败,以及患者体内被介入的舒适性,与一根根中空纤维管关系密切。

太软的话,不能顺利通过血管,到达病变位置,并且强度不够也容易导致手术失败;太硬的话,患者的舒适性降低,容易刺破血管内壁,造成手术事故。作为先进的纤维材料,这种微创伤介入医疗的中空纤维管制备技术,长期被跨国公司封锁,相关市场也存在垄断,于是国内临床使用大量依赖进口,价格十分昂贵。

19日,自主研制并实现产业化的这类中空纤维管,摘下一座科技大奖。这个东华大学《微创伤介入医疗中空纤维管制备与复合增强关键技术及产业化》项目,刚刚获得上海市科技进步一等奖。

作为项目主持人,来自东华大学材料学院的余木火教授早在十多年前就关注到这一“软硬两难”的导管材料技术问题,他一心想要突破这条“咽喉要道”,通过与上海微创医疗器械(集团)有限公司的中空纤维管技术中心进行产学研合作,带领团队对此展开了长期系统研究,取得了系列重要进展。

解放日报·上观新闻记者了解到,目前微创介入医疗器械的全球市场规模达4000亿美元,在这类医疗器械中,中空纤维管是关键部件,包括单腔、多层、多腔、球囊、编织复合增强、Coil复合增强等,占器械材料成本的60-80%,市场需求量大,但国产化率不高。临床上,对这类导管的穿越性、跟踪性、扭控性和耐压性要求都很高,因此制造技术难度极大。

余木火带领团队发挥学校在喷丝、纺丝方面的技术优势,系统研究了喷丝组件、熔体流动剪切膨胀拉伸等,及其对中空纤维管的尺寸精度、强韧性、生物相容性等影响规律,实现了导管轴向和径向强度、韧性、刚性的同步提高。

针对电生理射频消融导管、电生理标测导管、造影导管和指引导管等需要具备优异扭控性能的要求,余木火团队通过金属丝界面与网格结构设计,增强了中空纤维管的界面强度,实现了对高刚性金属丝网的精度控制,又有效提高了导管扭控性能。

同时,球囊产品在冠脉介入治疗领域具有非常重要的地位,因此对球囊的耐高爆破压强度提出极高的要求。通过吹胀球囊,可使血管内壁斑块物质撕裂和破碎,使血流畅通;还可扩张支架,将支架固定在血管内壁,并由此形成血流可以通过的通道。团队研发的贝壳状多级结构的中空纤维球囊,增强了球囊的断裂韧性,实现了球囊薄壁厚和高耐爆破压强度的性能要求,提升了临床手术的安全性。

经过十几年不懈攻关,这支团队研发攻克了中空纤维管制造、尺寸精度、复合增强、球囊强韧、嵌套焊接等关键技术,共研发200多个中空纤维管产品,建立起30条生产线,率先实现了国产化,累计生产3000多万件,支撑微创集团及旗下公司30个系列200多种微创介入医疗器械的研发与生产,并建立了专门的数据库,其主要技术和产品处于国际领先水平。目前,中空纤维管产品逐步销售到国内其他公司,用于产品开发和生产,为我国高端医疗器械跨越式发展、提升竞争力和科技进步做出重要贡献。

谈起团队,“60后”的余教授对这支由十多位“80后”组成的队伍打了高分。他认为,这是一支高水平、专业化、敢打敢拼的“战士”团队,十几年如一日专注于中空纤维管科技攻关。李兆敏,在余教授组里硕士毕业后即来到微创集团工作,负责中空纤维管的技术工作,他曾多次带着中空纤维管研发问题回学校向余老师请教。来自生产一线的技术问题,很快成了余教授实验室里的上马课题。几年后,李兆敏又回到东华攻读余教授的博士。目前,他又投入到微创集团与东华联合培养博士后阶段的研究,继续在余教授指导下研究中空纤维管的新课题。余木火告诉记者,“公司里有个车间的员工差不多都来自东华”,这是让一个科学家和教育者最自豪的事。

栏目主编:黄海华 文字编辑:黄海华 图片编辑:笪曦
本文图片均由东华大学提供
题图为为余木火教授。
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