【编者按】上海交通大学与上海第二医科大学强强合并20年来，学校专门设立“医工交叉”研究基金，通过持续搭建平台、探索机制，实现了医学与理工科的深度交叉，培育出多项国家级科研成果，为学校整体实力和学科建设水平实现跨越式提升提供了有力支撑。为反映全校在医工交叉领域的探索经验和取得的不凡成就，新闻网将陆续刊发其中的优秀案例，以期梳理发展历程、总结实践真知，进一步激励广大教职医务工作者深耕交叉融合领域，为推动科技创新、医学发展，早日实现健康中国战略作出新的更大贡献。  

袁广银，上海交通大学首批长聘教授，轻合金精密成型国家工程研究中心副主任，教育部新世纪优秀人才，上海市优秀学术带头人，上海市领军人才，兼任中国生物材料学会医用金属材料分会副主任委员。长期从事可降解医用金属临床应用研究，先后主持上海市基础研究重大项目、国家高技术研究发展计划课题、国家重点研发计划专项、国家自然科学基金重点项目等。取得的创新成果包括提出了“生物相容性、力学强韧性、降解可控性”三性合一的可降解医用金属材料研究思路，研发了具有自主知识产权的可降解医用镁合金和锌合金材料，解决了医用镁合金“可控降解”和医用锌合金“老化”的国际性难题。其中，镁合金骨钉和颅骨修复系统成功开展了100多例人体临床试验。研发了抗老化的高强韧可降解医用锌合金，在血管支架和吻合钉等领域进行了临床转化。相关基础研究工作共发表SCI研究论文150余篇，被引9000余次，论文高引用h因子达到55。研究工作发表在Biomaterials、Advanced Functional Materials及Acta Mater等国际知名期刊上，多次应邀参加国际学术会议做大会主旨报告，在英国举行的第十届国际可降解医用金属大会上被授予“杰出贡献奖”。拥有授权发明专利36项(含3项美国发明专利),实现技术成果转化15项，相关成果被央视报道。

在医学上，植入指将医疗设备或生物材料放入人体内部，以修复、支持、增强或替换病变、损伤组织的医疗手段。这些植入物可以是永久的，也可以是临时的，根据治疗需要可能会在未来被移除。但在200年的外科发展史中，有一个问题始终困扰着外科医生们，即怎样才能找到一种与人足够“契合”的植入材料，让患者免受永久植入物的副作用或二次“取出”之苦。为此，袁广银课题组进行了10多年的攻关，研发出在植入骨组织之后能均匀可控降解的镁合金器械———上海交通大学生物镁，其“生物相容性、力学强韧性、 降解可控性”三性合一的特点在国际上独树一帜，为中国植入技术不断向上攀登奠定了坚实基础。

控制镁合金降解速率，拒绝国外医疗器械巨头技术买断

过去，医疗常用的骨内植入材料以钛合金、不锈钢为主，但这些材料不能降解，长期留存体内容易释放毒性离子，在骨愈合后需二次手术取出。对患者而言，当时的植入手术只能治标不能治本，反而衍生出更多问题。现在，国产镁合金器械为骨折患者提供了新的选择。镁合金器械具有更优的性能，它使得骨愈合修复时间比钛合金材料缩短1/3,且在植入骨组织之后的一两年内就会自行降解，无须取出。

为了实现镁合金材料的临床应用，袁广银及其课题组做了诸多研究与探索，主要针对如何控制镁合金材料的降解速率。镁合金虽然可降解，但其化学性质活泼，降解时与水反应生成氢氧化镁和氢气。而镁降解速度过快，氢气产生速度也随之增加，大于其扩散速度时就容易集聚成气泡，在人体中容易形成气肿。同时，镁降解过快会释放过多的镁离子，会激活破骨细胞导致骨吸收。因此，调控镁的降解速率成为关键。

袁广银带领课题组通过材料本身和功能涂层两方面协同调控其降解行为，在国际上率先实现了医用镁合金骨内植入器械的均匀可控降解。通过镁合金材料的“相电位调控”和微观组织结构设计，成功研发出了“均匀可控降解、强韧性匹配、生物相容性良好”的专利医用镁合金“交大生物镁JDBM”。该专利医用镁合金显示出独特的均匀降解特性，得到了美国、德国、意大利、日本等国家合作伙伴实验室的验证和高度评价。

2024年7月，袁广银(左一)和课题组博士生讨论血管支架用微管加工工艺

回顾研究的过程，袁广银直言：“只要最终解决了最棘手的问题就是值得骄傲的事情。”研究镁合金骨内植入物时，袁广银早期对他们的材料极富信心，因为材料设计之初他就敏锐地发现实现可控降解是临床应用的关键。他科学地提出了“相电位调控”实现医用镁合金均匀可控降解的研究思路，成功研发出了可控降解的专利医用镁合金，在国际上1万多篇镁合金报道中，他们的材料不但降解速率最低，也是降解得最均匀的。“只有实现了均匀降解，才可能实现降解可控。迄今为止，国际上报道的医用镁合金材料体内长期降解形貌均没有达到我们的效果水平，这被我们的合作伙伴—柏林夏里特医学院Wolf-Dieter Muller教授专门验证过。”但在研究早期和合作临床医生的讨论会上，一位医院博士生汇报反映该材料植入老鼠背部皮下会产生气肿，故而认为该镁合金材料没有临床转化的价值。意识到动物体内实验反映出的问题，袁广银很快把精力投入解决问题中去。经过两年多的攻坚克难，2012年他以“特制专利涂层抑制镁降解速率”的方案给出了圆满答卷，并于次年在国际会议上做相关报告。国际上起初不接受他的观点，然而事实是检验真理的唯一标准。从2018年袁广银团队的镁合金材料投入临床至今，从未出现过由于材料降解过快而产生骨吸收的问题。当国外研发企业屡屡受挫时， 他们才意识到袁广银教授研究策略的正确性，甚至有美国医疗器械巨头试图买断他的技术，袁广银当即回绝，他表示：“该材料的研发解决了降解过快的临床瓶颈，展现了中国人的智慧，这是中国骨植入器械技术向上攀登的奠基石，是多少利益都不能衡量的。”

2017年8月，袁广银应邀在意大利举办的第九届国际可降解医用金属大会上做主旨报告

从“车材”应用跨界“医材”研究，踏实走出“亦工亦医”之路

2006年之前，袁广银的人生与生物医学并没有交集，是个纯正的“工科生”。他博士和博士后期间的研究领域主要为镁合金在汽车中的应用，相关成果获得了上海市技术发明一等奖。后赴日本东北大学从事镁基非晶和准晶材料的研究，进一步深化了对非晶、准晶、纳米晶等多种镁合金形式的认识和研究。

转折出现在2006年。那时，刚回国不久的袁广银与团队负责人丁文江院士进行了未来研究方向的讨论，基于丁文江对未来镁基生物材料在临床医学中应用的巨大潜力和研究前景的战略性预判，他决定接受丁文江的建议，从自己已经轻车熟路的结构材料领域转向完全陌生的生物材料研究。尽管袁广银当时对于如何开展生物材料研究了解有限，但在丁文江和学校的支持下，他正式开始了对这一领域的学习和挖掘。“我那时住在学校西门附近的小区，西门24:00关门，晚上吃完饭就自学相关的生物材料相关知识到23:55，只留5分钟出门的时间。生物材料实验室也从零开始搭建，大概持续了七八年，就这样，对这个领域的相关内容渐渐熟悉了，比较完备的生物材料实验室也建立起来了。”袁广银回忆说。就这样，从细胞生物学学起，他像海绵一样迅速吸收着新领域的知识，走出了一条“亦工亦医”之路。

2007年，袁广银带了第一个生物材料方向的硕士研究生，逐步开始建设生物材料研究实验室。“当时材料学院做生物方向的人还很少。我先后造访过北京大学、中国科学院金属研究所、华东理工大学、东华大学，包括本校的生命科学技术学院。我去他们的实验室学习每台设备的功效、材料测试的手段和评价标准，一点一点记下来。”回顾从无到有组建起生物材料实验室的过程，袁广银表示：“只要你确定了想要做这个事情，就踏踏实实往前走，总能撑过来。”

“撑过来”是自身的认定和信念，这种认定和信念也源自一路给予自己支持和潜移默化影响的师长、科研领路人。袁广银表示，多年来，他以丁文江院士、井上明久教授等指导过他的各位老师为榜样，形成了做科研勤思考、做事踏实认真、根据事实的本质和规律探索真谛的科研态度和求知精神。“根据自己的学识多维度思考和分析问题，一步步找到问题背后的科学原理，进而找到解决问题的策略和路径。随着问题被你逐个地解决，你的成果就会逐渐地呈现出来。”袁广银激动地谈道：“就像我们的骨钉，是我们团队和戴尅戎院士团队第一次合作的成果，我们和戴院士团队从2010年合作至今，就是从我们上海交通大学的医工交叉项目开始的，然后共同承担了上海市基础重大项目，再到后面的国家高技术研究发展计划课题，再之后申请到国家重点研发计划专项等。从基础到动物实验、临床试验，计划明年申领产品注册证。咬准目 标，不断创新思考，逐个问题解决就会实现目标。”

2024年1月，袁广银应邀在巴拿马ICPDF2024大会上做主旨报告

以临床需求为牵引，引领植入物材料升级应用

袁广银从事医工交叉项目十余年，其目标是发挥材料特点，解决临床问题。“我对没有临床应用价值的东西兴趣就不大。”袁广银与临床医生的合作目标十分明确。

作为国内把镁合金作为博士毕业论文研究最早的少数几个人之一，袁广银与镁合金材料结缘已久。但也正因如此，他对镁合金材料的局限性尤为清楚，那就是降解速度依旧偏快，强度依旧偏低，在临床上应用有一定局限性。于是，寻找降解速度更慢、强度更高且适合植入人体的材料成为袁广银致力解决的新的临床问题。为此，他积极参加国际学术活动，了解领域动态。在 2014年于意大利举行的国际学术会议上，听闻一位美国教授提出材料“锌”适合人体植入，尤其是用作需要降解速度稍慢的血管支架，袁广银敏锐地意识到锌可能是镁之后又一个值得研究的新的医用可降解金属。从国外开会回来后，袁广银就带领课题组开展医用锌合金的研发。经过十余年的攻关，从材料源头上发现并突破了锌合金“老化”和“加工软化”的临床应用瓶颈，研制出了具有我国自主知识产权的高性能抗老化医用锌合金，成功制备出了锌合金血管支架和吻合钉等产品原型，性能领先国际。袁广银表示：“做研究一定要有独特的见解和创新思维，不能人云亦云。你做出来的成果要能经得起不同领域、国内以及国际同行的质疑，这样的成果才能站得住脚。”“别人的工作可以参考，但我们必须基于我们自己的研究工作来思考存在的问题，分析问题背后的原因，找出应对策略，才能真正在国际上独一无二。”如今，团队的锌合金材料研究已进入大动物实验阶段，相关成果被中国生物材料学会科技成果评价工作委员会评价为“国内领先、国际先进”。这一新材料投入临床应用已是可以预见的未来。

为适应多样的临床需求，袁广银和团队还研制了新材料的粉体，可以与3D打印技术相结合，打印出需要的形态。牙槽网就是一个鲜明的例子。在口腔中做种植牙时，种在牙槽上的骨网能起支撑作用，同时可以引导骨组织的生长。现在临床上所使用的钛网，不仅需要在其下面加骨膜，更要加人工骨粉，操作生产都比较烦琐。而镁网结合3D打印技术后，可以直接跳过这两步。此外，袁广银和团队还提出将材料制成多种形态以满足不同生产应用需求。如制成丝材，可以编成缆绳用于骨科手术的捆扎；也可制成棒状，用于骨钉的制作。袁广银的研究方向随着对材料认识的加深和对临床需求的了解不断优化、不断调整。解决临床问题，研发具有临床价值的医疗器械，这一初心从未改变。

“没有临床需求牵引的医工交叉项目是没有生命力的。”袁广银感叹。未来，袁广银将继续带领团队解决临床问题，让医学和工科优势互补，实现更加精准和个性化的治疗，以科技力量提升人类健康福祉。

(摘编自《交叉融合 医工同行 上海交通大学医工交叉二十年》 上海交通大学出版社 2025年11月第一版 主编 曾小勤 郑俊克 李冬凉）