本刊记者  李 冲

　　 生物医用材料是用于对生物体组织和器官进行诊断、治疗、修复或替换生物体组织或器官或增进其功能的一类高技术材料，具有延长病人生命、提高病人生存质量的作用，是材料科学、化学、生命科学和医学交叉的发展领域。
　　 宫永宽是西北大学化学与材料科学学院二级教授，现任高分子化学与物理专业学术带头人、材料科学新技术研究所所长、西安市仿生生物材料与器件工程实验室主任，主要从事生物医用高分子材料的合成及应用研究。仿照细胞膜的结构及功能，合成了含细胞外层膜磷酰胆碱基团的可聚合单体及多种聚合物，研究了含磷酰胆碱两亲性共聚物在材料表面的调控组装及其聚集结构；建立了用仿细胞膜结构涂层修饰生物材料表面的一系列方法。主持国家自然科学基金、省部级科研计划等研究课题10余项；发表SCI研究论文60余篇，申请发明专利25项。

一步一个脚印 海外经历改变人生轨迹

　　 1979年，18岁的宫永宽考进了西北大学化学系，4年后又考取了西北大学物理化学专业硕士研究生，再经过3年的苦读，在1986年获得硕士学位并留校任教。我国上世纪80年代的大学生人数很少，而研究生更可谓是货真价实的天之骄子。宫永宽笑称那个时候也没有什么“雄心壮志”，本以为有了硕士学位，就可以像老教师一样没有科研压力，论资排辈，到了将来或许还有公派出国进修的机会，然后轻松、自在地当一辈子大学老师……
　　 但是宫永宽这种“随遇而安”的日子并没有到来，1989年国家改变了公派政策，随着教育政策的变迁，到了20世纪90年代中叶，国家的博士研究生培养有了一定规模，要求高校青年教师在若干年后要有博士学位。为了适应新形势的要求，已经任教十年的宫永宽在1997年考取了中科院博士研究生，同时也收到了国家公派出国进修的文件。此后的几次出国留学、深造和工作的经历让他大开了眼界，丰富了见识，对于专业科研的方向也开启了一扇大门，这彻底改变了宫永宽当初为自己设计的人生轨迹。于是，十多年后，中国少了一位庸庸碌碌的大学教师，多了一位为千百万人带来福音的学术专家。
　　 宫永宽出国留学的第一站是日本。在日本科学城筑波物质工学工业技术研究所进修的1年里，开始对高分子化学与物理专业有所了解。在佐贺大学攻读博士学位期间，从事聚苯乙烯纳米颗粒的制备及其性能表征研究，证明了高分子纳米颗粒表面存在微孔，提出了测定高分子纳米颗粒表面电荷的新方法。
　　 2001年，宫永宽进入加拿大蒙特利尔大学药学院Francoise M.Winnik教授实验室从事生物医用材料相关的博士后研究工作。也正是这个阶段，他开始对仿细胞膜结构聚合物及其表面改性技术有了初步了解。当时，Winnik教授与麦吉尔大学附属医院的合作研究课题，需要将细胞外层膜表面的亲水基团磷酰胆碱固定在聚丙烯材料表面。宫永宽在进行这项需要用等离子体活化表面后再接枝反应完成改性工作的过程中，开始了解细胞膜的组成、结构及其一些独特作用，也认识到材料表面仿细胞膜结构改性的前景、难度及核心问题。这两年的海外博士后研究经历，促使宫永宽回国之后毅然选择了仿细胞膜结构聚合物及其表面改性技术这一难度很大的多学科交叉领域，进行仿细胞膜结构聚合物的设计合成、表面改性方法技术、生物相容性评价、高性能生物材料及医疗器械开发应用研究。
　　 2008年，宫永宽第三次出国深造，赴美国西北大学进行访问研究，在生物医学工程系Messersmith教授实验室学习仿贻贝粘附蛋白粘附作用的应用研究工作。回国后建立了粘附基团多巴胺含量高的仿细胞膜结构聚合物的合成方法，获得了可从水溶液中、在几乎任何材料表面自动形成仿细胞膜结构涂层的系列专利技术。使用这种对材料种类没有选择性的万能型表面改性方法，可方便地为各种生物医用材料穿上“仿细胞膜结构涂层”外衣，获得良好的血液相容性及抗生物污染性能。
　　 在日本，宫永宽学到了严格认真、一丝不苟的敬业精神；在加拿大，宫永宽收获了开放思维、海纳百川的研究思路；在美国，宫永宽认识了集思广益、合作共赢的研究模式，一步一个脚印，步步为营，三段海外经历对他在国内开展生物医用材料的仿细胞膜结构改性研究工作促进很大，影响深远。

仿细胞膜结构涂层技术 可望挽救亿万生命

　　 随着现代医学的飞速发展，如医用导管、血管支架、心脏辅助设备等各种微创介入医疗装置已广泛地应用到各种医疗技术中，极大地丰富了现代医学诊疗手段。然而在临床应用中，现有的装置依然不同程度地存在感染、凝血以及其它的免疫副反应，这些问题给患者带来极大的痛苦。设计生物相容性生物医用材料是解决这些问题的有效途径。不幸的是，本体性质良好又生物相容性好的材料几乎没有。由于植入体内的生物材料是表面与体内组织相接触，对生物材料进行表面改性是提高其生物相容性最为简便而有效的方法。一是因为生物医用材料的表面结构及化学组成基本决定了材料的生物相容性，二是表面改性不影响材料本体的物理性能。
　　 宫永宽教授主要从事仿细胞膜结构聚合物的设计合成及其对生物材料表面的改性技术研究，是将细胞外层膜中发挥生物相容性作用的磷酰胆碱基团及具有表面固定作用的基团集成在聚合物不同侧链末端，建立简便、普适、性能优异的仿细胞膜结构聚合物表面改性方法。他完成的“仿细胞膜结构聚合物表面改性技术及应用”研究成果，是在十多年应用基础研究中发展起来的表面生物相容性改性的通用技术。包括一系列不同组成及性能的仿细胞膜结构聚合物的设计合成、表面改性方法及工艺过程、涂层表面结构的调控及稳定化处理、涂层理化性能表征、体外及体内血液相容性研究等完整知识产权体系的18项发明专利。
　　 经历了12年的不懈努力和坚持，宫永宽和他的团队在“仿细胞膜结构聚合物表面改性技术及应用”方面终于有了突破性的研究成果，2014年3月25日通过了陕西省科学技术厅组织的科技成果鉴定。评审专家组的结论为：该研究成果总体达到国际先进水平，在构建仿细胞膜结构涂层技术及改性人工肺主要性能指标方面达到国际领先水平。
　　 这项成果是通过简便的表面涂覆、可在多数生物材料表面构建稳定的仿细胞膜结构涂层，显著提升材料血液相容性的关键及共性技术。该成果特点及价值体现在效果显著、应用简便、适用面广三方面，可显著降低生物材料、医疗器械及用品凝血及血栓形成，抑制排异反应，对提高医治效果、减少术后短期死亡率有重要意义。
　　 其创新点表现在以下几方面：
　　 第一，发明的可交联型仿细胞膜结构聚合物涂层在水溶液中先进行表面结构调控，然后交联固定的仿细胞外层膜结构涂层的构建方法具有原创性。解决了国内外同类技术的两亲性聚合物涂层溶解脱落，涂层在加热、干燥及储存过程中退化为反细胞外层膜结构而显著降低涂层生物相容性的两个关键问题。
　　 第二，设计并合成了多巴胺侧基含量高的仿细胞膜结构共聚物，解决了功能性聚合物不能在低表面能材料表面粘附的难题，使得仿细胞膜结构共聚物及其它功能分子可以简单地从水溶液中自动粘附固定在包括聚四氟乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、玻璃、不锈钢等材料表面，形成稳定的仿细胞外层膜结构涂层。
　　 第三，将可交联型的仿细胞膜结构共聚物、多巴胺自粘附型仿细胞膜结构共聚物用于对聚丙烯中空纤维膜人工肺进行了涂覆改性研究，研制出仿细胞膜结构涂层人工肺样机，对血液蛋白质的吸附量降低了72%，对血小板粘附降低了90%以上，显著降低了凝血、排异反应及补体激活。

发力未来 “产学研”走出一片新天地

　　 近十年来，我国生物医用材料研究进步很快，已经达到了国际先进水平，特别是在一些行业领域已处于国际领先水平。但另令人尴尬的现实却是，由于种种原因，高校及中科院获得的相关研究成果绝大部分一直停留在实验室里，未能推向市场。与此相反，国内大部分生物材料相关企业还在生产中低端产品，而70%以上高端产品却依靠进口。
　　 对于宫永宽这样的研究者来讲，不仅要在制造技术或产品性能方面获得具有显著进步的成果，其研究成果也必须适应临床应用的市场需求、找到适合并愿意进行成果转化的合作生产企业，还要经过临床试验、药政审批等多个阶段。在如此繁琐、漫长，充满诸多困难及不确定因素的过程中，大部分研究人员为了生存知难而退了。但是宫永宽选择了坚持！
　　 一方面，宫永宽希望政府管理部门尽早出台强有力的战略性调控、引导政策，激励产学研协同攻关，突破重大关键核心技术及共性技术，提升创新和集成能力。另一方面，在目前产学研联合的大气候形成之前，宫永宽能做的就是自己寻找适合并愿意进行“仿细胞膜结构聚合物表面改性技术及应用”成果转化的合作生产企业，通过让利降低合作企业负担，尽快实现改性后高性能产品的临床应用。目前他已经与一家人工肺生产企业合作开发“仿细胞膜结构人工肺”的意向达成基本一致，有希望在2-3年后用于临床，显著降低国产未改性人工肺吸附大量血液蛋白质，粘附并激活血小板，引起明显的凝血、血栓形成、补体激活等排异反应，以及氧合性能衰退等需要解决的问题，减少对患者身体的伤害，提高医治效果、减少术后短期死亡率。
　　 宫永宽教授现阶段工作的重点，是对以膜材料为主的人工肺、人工肾及各种膜分离材料进行仿细胞膜结构聚合物表面改性应用研究。希望获得对血液蛋白质吸附少、抗血栓形成、基本无排异反应的“仿细胞膜结构人工肺”、“仿细胞膜结构人工肾”等高性能人工器官产品，消除血液透析病人出现昏厥等严重透析不适症，降低心胸手术病人体外血液循环术后的短期死亡率；开发出抗生物污染能力强的“仿细胞膜结构改性超滤膜”及“仿细胞膜结构改性反渗透膜”等新产品。
　　 更长远的计划是将仿细胞膜结构聚合物表面改性技术应用于靶向性药物纳米载体的制备，为靶向性药物纳米载体这种生物导弹穿上在体内具有隐形作用的仿细胞膜结构涂层外衣。使仿细胞膜结构涂层改性的靶向性纳米颗粒像红细胞一样可以逃避体内防御系统的识别与清除作用，在血液中有充足的循环时间多次到达病灶部位，定点结合并释放药物。这种在体内具有隐形功能的靶向性药物纳米载体，简称为“隐形生物导弹”，可望从根本上解决癌症化疗等药物治疗的毒副作用难题。
　　 宫永宽笃信：认真、严谨的敬业精神是科技工作者的基本素养；勤学好问、刻苦钻研是做好研究工作的基础；勤于思考、集思广益、锲而不舍是科研的灵魂；诚信待人，合作共赢是解决问题的康庄大道。这种坚定的理念，被自然地贯穿在他的“产学研”各个环节当中。虽然在完善科研及教学工作方面占用了他大量的时间和精力，连诸如十分酷爱的打球、爬山这样的业余爱好的时间都没有了，但是宫永宽对于未来开拓出一片生物材料新天地的憧憬，让他觉得所有这一切的付出都是值得的。