刘海蓉：打造“以真乱真”的再生组织
在短短6至8周内，将自体细胞培育成形状各异的软骨等人体组织，通过植入来对人体结构进行修复。这曾经在许多人眼里，像是科幻小说中才会出现的情节。
如今，这种令人惊叹的组织再生技术已经成为现实。湖南大学材料科学与工程学院刘海蓉教授团队研发出中国首台用于软骨组织体外构建的可控液压组织再生装置，联合上海交大九院周广东教授团队，用自体细胞，在再生材料和再生微环境的支持下，孵化出“以真乱真”、没有免疫排异的自体再生组织，实现了组织工程技术的临床应用。
该项目不仅入选岳麓山大学科技城十大重点成果转化项目，获得深圳中开院天使基金及麓山科投等基金支持，代表湖南省创新转化团队参加2023长江中游技术要素大会及2023中国科交会，而且成果已转化成立湖南中科要素生物科技有限公司，并与上海交大九院、湘雅医学院、爱尔眼科医院、南方医科大学深圳医院等单位展开多年深度合作。
湖南大学材料科学与工程学院教授刘海蓉。
刘海蓉在生物材料的交叉研究领域深耕已久。早在上世纪90年代，还在湖南大学攻读材料硕士的刘海蓉就从导师陈宗璋教授、白晓军教授处，机缘巧合地获得了做生物材料研究的机会，由此对这个方向燃起了无限的热爱。“我非常幸运刚好有机会开始做这个方向的交叉研究。那是90年代，生物材料还是一个非常新的领域，我们也是湖南大学很早做这个交叉点的。”
做一个学校此前少有人做过的新方向，其中的辛苦自不必说，“没有资料可参考”就是一个最大的难题。刘海蓉回忆“当时我几乎跑遍了湖南的图书馆都找不到需要的参考资料，那时候还没有信息化检索，我只能跟导师申请去北京的国家图书馆找资料。记得当时是个大冬天，我一个人就坐火车去了北京，在那里租了一个半地下室，每天一大早天还没亮就去国家图书馆门口等着，待到图书馆闭馆才走，门口保安都认识我了。我在那待了整整两周，每天在馆里翻几本大部头的目录书，先进行人工检索再找期刊原文，最后带了好厚好厚的复印资料回来。”
在深入学习研究的过程中，刘海蓉发现“要做更好的生物材料，就要学会从生命的角度去思考需要什么样的材料。”于是硕士毕业后，她在丈夫周征的支持下，克服语言和跨专业的困难，一起前往英国读博，专攻分子生物学的研究，补充自己的生物医学背景。
学成归国回到母校，刘海蓉带领团队将生物材料与组织工程多学科交叉研究及产业化确定为自己的工作方向。她说“发现问题的时候，要根据行业对人类的重要性来选择，把自己的研究方向跟国家的战略发展方向和行业的未来发展趋势紧密结合。”
聚焦到具体的研究重点，刘海蓉则针对临床痛点，与行业资深专家、团队展开了深度研讨。“我们就想组织再生它会卡在哪里？材料、细胞都有团队做得非常好，于是发现组织工程的临床应用是关键的一个问题，而其中的难点就是微环境，我们就决定把这个作为主要的研究重点。”
刘海蓉教授与大科城及临床团队进行研讨。
发现问题，找准方向，下一步则是分析问题、解决问题。组织再生材料及再生生物反应器的研究是一个非常复杂的领域，刘海蓉坦言“生命科学和材料科学的多角度交叉经常需要在多个维度思考解决问题。因为变量很多，每个任务每个角度的权重是在变化的，逻辑思考上会非常复杂。”
在复杂的多维度中找到正确的逻辑方向，理清思路、转换思维尤为重要。刘海蓉认为，解决一个实践问题，需要我们拥有最基础的“用户思维”。“组织再生微观角度的用户不是指医生，不是病人，而是细胞。我就想如果自己是一个细胞，怎样才发育成组织？把自己换位到细胞本身，变成一个细胞的角度，去想什么才是我喜欢的、适合的环境，这样就完全形成了用户思维，这个出发点才是合理的。”
刘海蓉教授携成果参加科交会。
确定思路后，刘海蓉团队开始着手制作第一台可控液压软骨组织再生反应器。这又是一个全新产品，团队核心成员戴瑶博士回忆道，“立项时，因为查阅了大量专利文献都没有人做过，大家心里没底，都在怀疑这种设备真的能研发出来吗？但刘老师很有信心，鼓励大家说我们的优势就是具有交叉学科背景，理论上行得通，开发出设备只是时间问题，大家加油！我们一下就被鼓舞到了，团队几个人一起在材料院的院楼埋头苦干，从图书馆借来了大量工业设计手册，天天画图、设计分析，终于设计出了原型机。设计完以后，研发过程也经历了很多困难。选材时，培养细胞组织的材料经过了大量筛选，排除了很多虽然能实现设备机械性能但却无法满足生物培养的材料，甚至因为找不到合适的焊接材料还推翻了原先的结构设计进行重新开发。为了解决密封问题，我们最开始设计的是推杆与培养腔体高精度配合和密封圈方式，但实际效果并不理想，单是解决这个技术问题就花了一个月的时间，最后设备实现出来了，当天晚上兴奋的我整晚都没睡好觉！”
如今，组织再生反应器经过不断的优化改进，已经应用于临床试验当中。它所培养的软骨组织通过手术植入患者的组织缺损处，给广大患者带来了福音。
一路走来，每一步都踩在创新点和困难点上，刘海蓉团队却始终毫无畏惧，充满无限热情。在她看来，下一步永远更重要，“我碰到的问题，那只代表现在的困难，一起想办法解决就好了。科研对我来说更是一种热爱，它本身就是动力，给我一个探索未知新世界的机会，我觉得是很幸福的一件事情。”
未来，刘海蓉团队将继续致力于组织再生装备和材料技术的应用推广。“把我们现有的科技进展与每个科室具体的病症治疗相结合，还有许多工作要做。也希望更多心怀热爱的校友和有志之士能够加入我们，一起完成这项十分有意义的事业。”
刘海蓉，材料科学与工程学院教授、研究员、博导，教育部新世纪优秀人才。主要研究领域为组织工程支架材料、生物反应器的学科高度深度交叉应用基础研究及转化，在生物材料组织工程交叉领域形成有特色的研究体系，发表了多篇SCI学术论文，已有6项发明专利获得授权。
来源丨融媒体中心
记者&责编丨李尹汝
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