當(dāng)深圳中科合成研發(fā)中心的生物反應(yīng)器中，第一縷乳白色的全人源化膠原蛋白緩緩流出時，國際生物材料界的格局被徹底改寫。曾運雄教授科研團隊以一項“全球首次實現(xiàn)具有天然三螺旋結(jié)構(gòu)的全人源化膠原蛋白研發(fā)成功”的革命性突破，不僅打破了歐美在重組膠原蛋白領(lǐng)域長達(dá)30年的技術(shù)壟斷，更以“精準(zhǔn)合成生物學(xué)”的全新范式，為人類生物醫(yī)用材料的發(fā)展開辟了一條通往未來的道路。這一原創(chuàng)性成果，如同投入湖面的巨石，在醫(yī)療、醫(yī)美、組織工程等多個千億級市場激起層層漣漪，預(yù)示著一個生物醫(yī)用材料新時代的到來。

　　一、從“卡脖子”到“領(lǐng)跑者” 技術(shù)獲得突破性進展

　　三螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，是橫亙在全球科學(xué)家面前的“珠穆朗瑪峰”。這種由三條肽鏈通過氫鍵緊密纏繞形成的結(jié)構(gòu)，是膠原蛋白發(fā)揮生理功能的核心，卻如同一個精密的“分子密碼鎖”，在體外環(huán)境中極易解旋?！熬拖袢龡l手拉手的孩子，稍有外力就會散開。”曾運雄教授打了個形象的比方。為了破解這個密碼，他帶領(lǐng)團隊開始了長達(dá)18年的“分子拼圖”：比對1200種生物的膠原蛋白基因序列，篩選出人類COL1A1基因中最穩(wěn)定的片段；給基因“搭腳手架”，引入熱休克蛋白作為“分子伴侶”，引導(dǎo)肽鏈精準(zhǔn)折疊；甚至自主研發(fā)“梯度溫控系統(tǒng)”，將培養(yǎng)環(huán)境的溫度波動控制在±0.1℃以內(nèi)。

　　2023年10月17日，當(dāng)電子顯微鏡下出現(xiàn)排列整齊的三螺旋結(jié)構(gòu)時，團隊成員們熱淚盈眶。X射線衍射分析顯示，這種人工合成的膠原蛋白與人體天然膠原蛋白的螺旋參數(shù)匹配度高達(dá)99.7%，意味著人類終于在體外實現(xiàn)了膠原蛋白的“完美復(fù)刻”?！禢atureBiomedicalEngineering》雜志將這一突破稱為“生物材料界的范式轉(zhuǎn)移”，評價其“為重組膠原蛋白的研究樹立了新的全球標(biāo)準(zhǔn)”。

　　二、三大顛覆：重新定義膠原蛋白的技術(shù)邊界

　　曾運雄教授團隊的成果，絕非簡單的技術(shù)改進，而是一場基于合成生物學(xué)底層邏輯的系統(tǒng)性革命。這場革命的核心，是三個改寫行業(yè)規(guī)則的顛覆性創(chuàng)新，每一個都凝結(jié)著科研人員的智慧與汗水。

　　結(jié)構(gòu)突破：讓分子“站軍姿”

　　傳統(tǒng)重組膠原蛋白在體外環(huán)境中，三螺旋結(jié)構(gòu)維持率不足30%，就像一群松散的“散兵游勇”。曾運雄教授團隊的解法是“精準(zhǔn)修飾”：在肽鏈第87位和174位氨基酸位點引入羥基脯氨酸，這種特殊的氨基酸能像“固定扣”一樣增強鏈間氫鍵網(wǎng)絡(luò)，使三螺旋結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提升230%。更令人驚嘆的是，這種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在規(guī)模化生產(chǎn)中依然能夠保持——過去，實驗室小批量合成或許能偶見穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，但放大生產(chǎn)時必然解旋，這也是被國際學(xué)界視為“技術(shù)禁區(qū)”的核心原因。

　　團隊成員李博士回憶：“為了找到最佳修飾位點，我們構(gòu)建了300多種基因突變體，在-80℃的超低溫冰箱里凍存了上萬支樣本。曾教授常說，分子不會說謊，只要方法對了，它一定會給我們答案?！闭沁@種近乎偏執(zhí)的嚴(yán)謹(jǐn)，讓他們最終突破了規(guī)模化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定難題。

　　安全升級：給材料“上戶口”

　　免疫排斥和病毒污染，是動物源膠原蛋白揮之不去的“噩夢”。曾運雄教授提出的“全人源化閉環(huán)”理念，從根源上解決了這一問題：基因序列完全源自人類COL1A1基因，生產(chǎn)過程采用無動物病原體的CHO細(xì)胞表達(dá)系統(tǒng)，提純環(huán)節(jié)使用超臨界流體萃取技術(shù)，實現(xiàn)零動物成分殘留。臨床前試驗中，1000例志愿者樣本的不良反應(yīng)率為0，遠(yuǎn)低于歐盟規(guī)定的0.5%安全閾值。

　　“就像給材料辦了一張'人體身份證'，免疫系統(tǒng)根本不會把它當(dāng)成'外來者'。”團隊臨床研究員王醫(yī)生解釋道。在深圳第三人民醫(yī)院的燒傷科試點中，使用新型膠原蛋白敷料的患者，創(chuàng)面感染率從傳統(tǒng)治療的15%降至1.2%，這一數(shù)據(jù)讓見慣了疑難病例的護士長驚嘆：“這不是簡單的材料升級，而是治療理念的革新?！?/p>

　　量產(chǎn)革新：讓實驗室成果“走下神壇”

　　過去，重組膠原蛋白是“微克級奢侈品”，每升培養(yǎng)液最多只能提取50微克，成本高達(dá)每克數(shù)萬元，普通人根本用不起。曾運雄教授團隊自主研發(fā)的“AI驅(qū)動高密度懸浮培養(yǎng)平臺”，徹底改變了這一現(xiàn)狀：通過人工智能算法實時調(diào)控反應(yīng)器的溶氧量、pH值和營養(yǎng)供給，就像“給細(xì)胞喂?fàn)I養(yǎng)餐”一樣精準(zhǔn)優(yōu)化代謝；開發(fā)的“微載體固定化技術(shù)”，使細(xì)胞密度提升5倍，膠原蛋白產(chǎn)量躍升至每升3.2克，純度達(dá)99.9%。

　　量產(chǎn)成本的大幅降低，讓膠原蛋白從“貴族材料”變成“普惠產(chǎn)品”。按當(dāng)前產(chǎn)能計算，其成本較進口產(chǎn)品降低60%，這意味著過去一支進口膠原蛋白填充劑的價格，未來能買到三支國產(chǎn)的。“技術(shù)創(chuàng)新如果不能落地惠民，那就失去了意義?！痹\雄教授的這句話，如今已成為團隊的研發(fā)準(zhǔn)則。

　　三、重塑千億市場：從醫(yī)療急救到再生醫(yī)學(xué)的全場景變革

　　全人源化三螺旋膠原蛋白的誕生，就像一顆投入市場的“石子”，在多個領(lǐng)域激起連鎖反應(yīng)。這種被譽為“萬能生物材料”的創(chuàng)新成果，正以“多點開花”的態(tài)勢，重塑醫(yī)療、醫(yī)美、組織工程等多個千億級市場的格局。

　　醫(yī)療領(lǐng)域：燒傷患者的“重生鎧甲”

　　我國每年有超100萬燒傷患者需要進行創(chuàng)面修復(fù)，傳統(tǒng)治療中，動物源敷料因排斥反應(yīng)導(dǎo)致的治療失敗率高達(dá)15%。曾運雄教授團隊研發(fā)的膠原蛋白海綿，能像“第二皮膚”一樣快速貼合創(chuàng)面，激活成纖維細(xì)胞增殖，促進肉芽組織生長。深圳第三人民醫(yī)院的臨床數(shù)據(jù)顯示：使用新型海綿的深二度燒傷患者，愈合時間從28天縮短至14天，疤痕形成率降低72%。

　　“最直觀的變化是患者的痛苦減少了?！眳⑴c試點的張醫(yī)生說，“過去換動物源敷料時，患者疼得渾身發(fā)抖，現(xiàn)在用新型材料，換藥時幾乎不出血，患者的慘叫聲都少了?！蹦壳埃摦a(chǎn)品已進入國家創(chuàng)新醫(yī)療器械審批綠色通道，預(yù)計2026年全面上市，屆時將惠及千萬燒傷、創(chuàng)傷患者。

　　醫(yī)美賽道：重新定義“安全抗衰”

　　隨著人們對美的追求不斷升級，膠原蛋白填充劑市場需求激增，但安全性問題一直是行業(yè)痛點。市面上的產(chǎn)品因使用動物源成分或結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的重組蛋白，紅腫、結(jié)節(jié)發(fā)生率高達(dá)3.8%。曾運雄教授團隊開發(fā)的注射用全人源化膠原蛋白，憑借“結(jié)構(gòu)、活性、代謝”三重適配特性，在臨床試驗中展現(xiàn)出驚人優(yōu)勢：效果維持時間達(dá)12-18個月，不良反應(yīng)率僅0.3%。

　　醫(yī)美機構(gòu)負(fù)責(zé)人劉女士提前拿到了試用裝：“我們給50位體驗者注射后，最大的感受是'自然'——填充后的蘋果肌有彈性，笑起來不僵硬，就像自己長出來的一樣?！边@款產(chǎn)品尚未正式上市，就已收到全球20多個國家的合作意向，預(yù)計年銷售額將突破50億元，成為醫(yī)美市場的“安全標(biāo)桿”。

　　組織工程：人工器官的“生命支架”

　　再生醫(yī)學(xué)的終極目標(biāo)，是實現(xiàn)受損器官的“原位再生”，而膠原蛋白支架是這一目標(biāo)的核心載體。曾運雄教授團隊研發(fā)的多孔膠原蛋白支架，能根據(jù)不同器官需求“定制”孔徑大小(50-200μm)和孔隙率(85%)，為細(xì)胞生長提供“理想微環(huán)境”。在豬的半月板再生實驗中，支架植入6個月后，新生組織的力學(xué)性能達(dá)到天然半月板的80%，這意味著人類距離“半月板再生不用摘”的臨床目標(biāo)又近了一步。

　　“支架不僅要能讓細(xì)胞'住進來'，還要引導(dǎo)它們'長成形'?！苯M織工程項目組組長陳博士解釋道，“曾教授要求我們模擬人體的'生長密碼'，讓支架在降解的同時，促進新生組織同步生長，實現(xiàn)'無縫銜接'?！蹦壳埃瑘F隊已啟動人工皮膚、軟骨等產(chǎn)品的研發(fā)，預(yù)計5年內(nèi)進入臨床階段。

　　四、從實驗室到民生：一位科學(xué)家的“普惠初心”

　　站在聚光燈下，曾運雄教授最常說的一句話是：“我首先是一名醫(yī)生，然后才是科學(xué)家?！边@種“臨床導(dǎo)向”的科研理念，貫穿了他十八年的攻關(guān)歷程。出生于廣東梅州農(nóng)村的他，深知基層患者對優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源的渴望，這也是他堅持將產(chǎn)品價格壓至進口產(chǎn)品60%的深層原因。

　　2024年，他帶著團隊走進西藏那曲，為當(dāng)?shù)責(zé)齻撩衩赓M提供新型敷料。當(dāng)看到牧民次仁因使用新材料避免截肢時，這位年過五旬的科學(xué)家紅著眼眶說：“如果一項技術(shù)只能躺在實驗室或供富人享用，那它毫無意義?！比缃?，他正推動建立“生物材料普惠基金”，計劃未來5年為貧困患者提供1億元的免費材料援助。

　　這種情懷也體現(xiàn)在人才培養(yǎng)中。作為博士生導(dǎo)師，他要求學(xué)生“每月至少去一次臨床一線”，從患者的需求中尋找研究方向?！霸蠋煄覀儾榉繒r，會蹲下來仔細(xì)觀察患者的創(chuàng)面，告訴我們'這才是最真實的實驗數(shù)據(jù)'?！睂W(xué)生小林說。在他的指導(dǎo)下，30余名青年學(xué)者已成長為生物材料領(lǐng)域的中堅力量，其中5人入選國家杰出青年科學(xué)基金。

　　對于未來，曾運雄教授早已繪就藍(lán)圖：構(gòu)建“膠原蛋白+生長因子”的復(fù)合體系，開發(fā)能響應(yīng)人體環(huán)境的智能材料，甚至實現(xiàn)“按需定制”的個性化生物材料?！拔覀兊哪繕?biāo)不是超越誰，而是讓中國的生物材料技術(shù)，成為全球標(biāo)準(zhǔn)的制定者?！闭f這句話時，他眼中的光芒，一如十八年前那個深夜，在實驗室里盯著三螺旋結(jié)構(gòu)模型的青年。

　　結(jié)語：一場屬于中國的生物材料革命

　　全人源化三螺旋膠原蛋白的突破，絕非偶然。它是曾運雄教授團隊用十八年時間，在醫(yī)學(xué)、分子生物學(xué)、合成生物學(xué)等領(lǐng)域深耕的必然結(jié)果；是中國科研工作者從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的標(biāo)志性成果；更是科技創(chuàng)新服務(wù)民生的生動實踐。

　　當(dāng)這項技術(shù)最終走進醫(yī)院、惠及患者時，人們或許不會記得那些在實驗室里熬過的通宵，不會知道那些被推翻的方案、被優(yōu)化的參數(shù)，但一定會記得：是曾運雄這樣的科學(xué)家，用智慧與堅持，為人類健康事業(yè)打開了一扇新的大門。而這，正是科學(xué)最動人的底色——它從不喧囂，卻始終在改變世界。這場由中國科學(xué)家發(fā)起的生物材料革命，才剛剛開始。

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