李賢煥

李劍宇憑借其在生物材料領(lǐng)域取得的一系列成果，榮膺2019年《麻省理工科技評論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”中國區(qū)得主。

獲獎時年齡：31歲

獲獎時職位：加拿大麥吉爾大學(xué)機械工程系助理教授

獲獎理由：為滿足生物醫(yī)療需求，他讓生物材料更接近人體組織。

2019年12月14日，《麻省理工科技評論》公布了2019年“35歲以下科技創(chuàng)新35人”（Innovators Under 35 China）中國區(qū)榜單。在本屆榜單上，雖然缺失了“創(chuàng)業(yè)家”的身影，但是我們看到了許多在具有產(chǎn)業(yè)化潛能的領(lǐng)域堅持科研使命的獲獎人，也看到更多散布在海外頂尖學(xué)術(shù)機構(gòu)的科學(xué)家們，用自身不改初心的堅持努力，取得了世界級標竿成就的科研成果，其中有超過半數(shù)以上的獲獎?wù)?，都取得了世界級的突破性研究成果與發(fā)現(xiàn)。我們將陸續(xù)發(fā)出對35位獲獎?wù)叩莫毤覍ＴL，介紹他們的科技創(chuàng)新成果與經(jīng)驗，以及他們對科技趨勢的理解與判斷。

隨著全球人口老齡化的加劇及各種醫(yī)療挑戰(zhàn)的出現(xiàn)，讓生物材料的重要性日益凸顯。如今硬質(zhì)生物材料已經(jīng)在醫(yī)療領(lǐng)域被廣泛使用，比如鈦合金、陶瓷替代牙齒和骨骼的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但在軟組織醫(yī)學(xué)方面，現(xiàn)有的生物材料還遠遠無法滿足臨床應(yīng)用的需要，比如用于創(chuàng)傷止血、傷口愈合、關(guān)節(jié)軟骨和椎間盤修復(fù)等等，其中的關(guān)鍵原因在于以往的軟質(zhì)生物材料的機械性能遠低于生物組織，比如難以形成有效可靠的組織粘附。

現(xiàn)于加拿大麥吉爾大學(xué)機械工程系任助理教授的李劍宇及其團隊，采用包括材料、力學(xué)、化學(xué)、仿生和生物工程在內(nèi)的多學(xué)科交叉的方法，開發(fā)了多種新型生物材料，可作為高強度生物膠水用于替代手術(shù)縫合線閉合傷口，高性能仿生植入材料用于關(guān)節(jié)軟骨和椎間盤修復(fù)，新型止血材料用于控制大出血。

這些新材料的性能遠超既有的材料，比如它們的組織粘附性能是現(xiàn)有材料的100倍以上，同時具有出色的生物相容性，而且能實現(xiàn)藥物控釋、細胞遞送等功能。

關(guān)于Innovators Under 35 China榜單

自1999年起，《麻省理工科技評論》每年都會推出“35歲以下科技創(chuàng)新35人”榜單，旨在于全球范圍內(nèi)評選出被認為最有才華、最具創(chuàng)新精神，以及最有可能改變世界的35位年輕技術(shù)創(chuàng)新者或企業(yè)家，共分為發(fā)明家、創(chuàng)業(yè)家、遠見者、人文關(guān)懷者及先鋒者五類。2017年，該榜單正式推出中國區(qū)評選，遴選中國籍的青年科技創(chuàng)新者。新一屆2020年度榜單正在征集提名與報名，截止時間2020年6 月30 日。詳情請見文末。

在傷口修復(fù)方面，李劍宇表示目前使用的基本都是“惰性”材料，為傷口提供基本的保護，但沒法促進傷口愈合。而他的團隊開發(fā)新型生物材料是一種具有生物力學(xué)活性的物質(zhì)，讓材料更加聰明，將其用于傷口修復(fù)時，它不僅能夠保護傷口，同時還能對組織施加一定的外力，來促進傷口的閉合。

目前，李劍宇課題組的研究方向包括將生物材料用于軟骨和椎間盤修復(fù)。人在衰老過程中，關(guān)節(jié)、椎間盤等軟組織易出現(xiàn)問題。目前的治療方案通常會采用金屬、塑料等硬質(zhì)材料植入體內(nèi)，用以修復(fù)或代替受損軟組織。但問題在于，這些硬質(zhì)材料的生物力學(xué)性質(zhì)和含水量與原本的軟組織相去甚遠，長期使用會有較大的生物相容性問題，甚至?xí)斐膳R近軟組織的病變。這正是目前的軟組織醫(yī)學(xué)所遇到的困境之一。

李劍宇在頒獎典禮上做演講

李劍宇希望以更加仿生的生物材料，做到不僅在化學(xué)性質(zhì)上接近人體組織，同時也在機械性質(zhì)、生物活性上做到與健康的人體組織相近。他將新型生物材料形容為“像果凍一樣”，其含水量和人體組織相當，同時在機械性質(zhì)上也能做到和人體組織差不多，甚至優(yōu)于人本身的組織。李劍宇解釋稱，上述提到的應(yīng)用場景：具有活性的止血材料、生物膠水和修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨的生物材料，其共同點是其涉及到的組織都是人體軟組織，硬度較低的同時還富含水。他希望未來的生物醫(yī)學(xué)材料，不但能夠取代手術(shù)縫合線來修復(fù)傷口，而且能像假牙修復(fù)牙齒一樣，安全高效地修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨和椎間盤等各類軟組織。

李劍宇最早在浙江大學(xué)讀本科時專業(yè)是材料與工程，而在美國哈佛大學(xué)修讀博士時，研究方向則更加側(cè)重材料力學(xué)。再到博士后階段，李劍宇的研究方向則進入到了生物材料和生物工程領(lǐng)域，其個人的獨特求學(xué)過程，讓他擁有一個跨學(xué)科交叉的背景。而在研究工作中，這一背景也讓他能以一種非傳統(tǒng)的角度和方法開發(fā)新材料，比如從仿生的理念出發(fā)，研究生物組織本身的性質(zhì)，再結(jié)合多學(xué)科交叉的方式打造新的材料，重塑生物組織本身的性質(zhì)，滿足實際生物醫(yī)療需求。

在李劍宇看來，從開始博士生涯到如今的9年時間，他的研究工作從最早的基礎(chǔ)研究到如今正一步一步接近最終的實際應(yīng)用。在9年前，李劍宇還認為這僅僅是一個傳統(tǒng)的科研工作，而隨著后來的論文產(chǎn)出、成功申請專利等進展，研究工作的正向推進，讓李劍宇逐漸看到了將這項技術(shù)直接用于患者治療的巨大潛力。

目前，李劍宇團隊專注于這些新型生物材料的優(yōu)化和臨床前測試，下一個里程碑目標是將該材料技術(shù)推向臨床轉(zhuǎn)化和商業(yè)應(yīng)用。