何梁何利基金

刘昌胜

        刘昌胜，生物材料学专家。1967年6月出生于湖北大冶。1989年毕业于湖北大学生物系，1992年获华东化工学院生物化工专业硕士学位，同年留校工作至今。1996年获华东理工大学化学工程专业博士学位。2002年赴日本京都大学工学部做客座学者，2005年美国宾夕法尼亚大学做访问教授。教授,博士生导师，任华东理工大学生物材料研究所所长，教育部医用生物材料工程研究中心主任。曾获得国家科技进步奖二等奖和上海市科技进步二等奖（均为第一完成人），入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选，国家杰出青年基金，先后获得中国青年科技奖、中国发明创业奖、教育部跨世纪优秀人才、上海优秀科技启明星、上海市青年科技英才、上海市科技精英等奖项，享受国务院政府特殊津贴。担任Society of Interdisciplinary Research on Biomaterials理事、中国生物材料委员会委员、中国材料学会生物材料分会理事、中国生物医学工程学会生物材料专业委员会理事、中国复合材料学会理事、上海硅酸盐学会生物与环境材料专业委员会主任委员等学术团体职务和《无机材料学报》、《中国修复重建外科杂志》等杂志编委。
        刘昌胜教授兼具生物学和材料工程的学术背景，十余年来一直从事硬组织生物材料的制备及其相关机理以及纳米生物医用材料方面研究和产业化推进工作，在磷酸钙骨水泥基硬组织生物材料、活性生长因子、纳米微囊型血液代用品以及纳米生物医药等重要研究领域进行了较系统的基础理论及工程应用的创新性研究。在重视应用基础研究的同时，注重科研成果的工程化应用，取得多项成果，产生了显著的社会效益和经济效益。此外，为突破生物材料产业化过程中的工程技术瓶颈，以产学研相结合的模式推进科研成果产业化和生物材料的学科建设，建成了专业从事骨科材料的产业化基地，打通了一条实验室成果向产业化转化的通道，是目前国内最有影响的从事无机活性骨水泥的研究单位之一；并被批准为教育部医用生物材料工程研究中心，成为生物医用材料领域重要的科研生产基地。在涉及材料科学和生命科学的多个前沿领域和人才培养方面做出较大贡献。其主要科技成就包括以下几个方面。
        一、磷酸钙骨水泥基硬组织生物材料的应用基础研究
长期以来，骨缺损的治疗主要采用自体骨移植结合同种异体骨移植的方法进行修复，但受到来源数量、取骨手术并发症、免疫排异反应及潜在的病源传播危险等限制，开发出理想的骨修复材料是一个全球关注的课题，成为生物材料的重要发展方向之一。刘昌胜教授以此为科研选题，利用化学反应工程原理和方法，对自固化磷酸钙人工骨涉及的几种超细及纳米磷酸钙盐的合成及工程放大规律、水化固化过程的理化特性及其机理等进行了系统研究，创新突破了骨修材料中微观混合、降解速度控制等材料制备的关键技术，并通过进一步的生物相容性研究和动物体内植入实验，为材料性能优化提供理论指导。研制出具有塑型准确、自行固化、生物相容和降解吸收等特性统一的，集新材料、生物技术与纳米技术于一体的自固化磷酸钙“人工骨”系列产品，获得了国家食品药品监督管理局此类产品目前唯一一张准生产批文。目前已在全国四百多家医院广泛使用，在骨肿瘤治疗、创伤修复、脊柱外科、口腔科等领域在最长达九年的病例随访中，无论在骨科、脊柱外科、口腔科等领域都取得了满意的效果。改变了长期以来骨缺损治疗中“以创伤治创伤”的“挖肉补疮”模式，也改变了牙齿根管治疗的传统概念，被国际同行评价为“处于骨再生修复技术前沿”、“达到了一个高水准，比文献报道的领先得多”。材料远销印度、新加坡等国家和地区，在国内外产生较大影响，其应用具有巨大的经济效益和重大的社会效益。
        在此基础上，刘昌胜教授还对载药骨水泥的药物控释性能以及可注射骨水泥浓悬浮体的流变特性进行了研究，提出了多孔磷酸钙骨水泥与药物微胶囊包埋非均相复合新思路，此方案用于治疗慢性骨髓炎，使一胫腓骨折感染流脓长达四年的患者恢复健康。此结果已在800余例最长超过6年跟踪的病人中得到证实，结果令人振奋。而通过研究可注射型磷酸钙骨水泥材料同椎体的结合情况，建立了材料注射过程的数学模型，改进了注射性能。目前使用可注射磷酸钙骨水泥材料椎体成型治疗骨质疏松椎体压缩性骨折病人已超过700例、最长临床考察期达四年，获得满意的治疗效果，可实现椎体压缩性骨折的经皮可注射微创治疗，具有重要意义。
        二、生长因子的构建及具有诱导成骨活性的硬组织修复材料的制备研究
        骨形态发生蛋白(BMP)是唯一能在体内异位诱导成骨的细胞因子，但是无论从动物或人的骨质中提取得到的过程都比较繁杂，各批次纯度和活性都不相同，质量难以保证，不能满足临床需要。目前国外技术大多采用仓鼠卵母细胞表达出人基因重组的骨形态发生蛋白，但生产过程复杂，价格昂贵。另外，纯的BMP在体内易受酶解和被体液带走，难以在植入部位发挥作用。针对这些问题，刘昌胜教授率领研究小组结合基因重组技术，利用BMP在原核生物大肠杆菌中表达，并经过发酵、菌体收获、均质、包涵体裂解、蛋白分离、复性等生物工程过程，制备出纯度在95%以上的重组骨形态发生蛋白-2（rhBMP-2），其产量大，活性稳定，质量易于控制，所制备的蛋白具有明显的诱导成骨活性。同时，通过技术集成提升产品综合性能，对生长因子进行多级组装，构建的新材料在填充修复的同时又具有诱导、加速成骨作用。深入探索了材料对生长因子的协同作用及其规律，为材料的活性化修饰研究和开发提供科学依据。所取得的研究成果被国际同行评价为：“CPC和BMP-2的复合为骨科治疗提供了有价值的研究”。
        三、纳米微囊型血液代用品的制备与性能研究
        近年来，临床用血量迅速增加，世界范围内频繁出现的血荒使得血液短缺已达到危机的程度，而血液交叉感染又使得这一供求矛盾日益加剧。大量而安全的血液来源成为困扰临床输血的一个难题。刘昌胜教授课题组瞄准这一突出的世界性问题，开展纳米微囊化人工血液代用品的研究。模拟人体天然红细胞的结构，以血红蛋白为携氧剂，利用可生物降解材料作为壳材，创新突破了纳米微囊制备、表面修饰、还原态控制和还原体系建立以及囊壁孔径控制等若干关键技术，研制出具有携氧释氧性好、体内循环时间长等优点的新一代多孔结构纳米微囊型血液代用品，可克服第一代和第二代血液代用品的缺陷，有望在临床上获得广泛应用，解决长期困扰临床的血液短缺问题。研究过程中创造性地运用了无损手段测定携氧性能，不仅提高了测试的准确性和科学性，还拓宽了分光光度法在蛋白质药物微囊化中的应用。血液代用品是战平两用，利国利民的战略性产品，具有深远的社会意义和经济意义。
        四、纳米生物医药的研究
        纳米生物医药的研究主要集中在采用纳米制备技术和手段实现中药纳米化，以提高其疗效。中药马钱子具有散结消肿、通络止痛作用，但由于毒性大，属于国家管制药品。另外，应用剂型落后、颗粒大、吸收少、起效慢、靶向性差等因素极大地制约了马钱子在临床上的广泛使用。刘昌胜教授研究团队首次以马钱子的有效成分、同时也是毒性成分的马钱子碱为对象，采用纳米技术制备其纳米脂质体制剂，研究了不同制备技术和工艺条件的影响，优化了制备过程，并在确保疗效的基础上，研制出高效、安全、方便的马钱子碱喷雾透皮镇痛制剂。初步的临床应用结果表明，所制备的纳米马钱子碱脂质体及复方制剂对类风湿关节炎、痛风性关节炎等痛性疾病的镇痛具有较好的治疗效果，有效率达90%，具有广阔的应用前景。所取得的成果不仅为纳米马钱子碱脂质体复方透皮制剂的研制提供物质基础和理论指导，也为类似的有毒中药、名贵中药的纳米化制备和剂型设计提供借鉴。
        此外，刘昌胜教授在进行科研工作的同时，为学科建设和培养人才倾注了大量心血，在科学道德、学术作风、创新思维等方面以身作则，严格要求，作为学科带头人引领一支很有发展潜力的多学科交叉创新团队，先后主持承担了863项目、国家杰出青年基金、国家自然科学基金重点以及面上项目、国家重大基础研究前期研究专项、教育部重点科技攻关项目、上海市重点攻关项目、霍英东青年教育基金等二十余项项目。已有12项科研成果通过国家教育部和上海市科委主持的鉴定或验收。申请国家发明专利19项，已获授权中国发明专利6项及美国授权专利1项；在国内外学术刊物发表论文140余篇。

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