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  3月27日，Science旗下著名期刊Science Advances《科學進展》以封面亮點報道了華中科技大學生命學院張勝民教授團隊的原創發現：Bioenergetic-active materials enhance tissue regeneration by modulating cellular metabolic state，即生物能量活性材料通過調控細胞代謝狀態促進組織再生。封面報道強調，該項發現展示了生物材料科學與再生醫學新的地平線。

  100年來，生物醫用材料一直被分為生物惰性材料、生物活性材料和可降解吸收材料等來進行研究和歸類。特別是后者（可降解吸收材料），是組織工程和再生醫學的關鍵物質基礎，它的出現使得大體積缺失組織器官修復再生成為了可能。通常，實現組織工程三大要素包括：組織支架（Scaffold）、種子細胞和生長因子。Bioenergetic-active materials（生物能量活性材料）是華中科技大學團隊在國際上原創提出的新概念生物材料，其區別于現有生物活性和可降解材料的顯著優勢在于：所構建的生物能量活性材料在組織工程和重建過程中，其降解分子碎片可直接參與線粒體內三羧酸循環，原位提高細胞能量代謝水平，從而顯著促進缺損組織重建和再生；而常用可降解生物材料，例如美國FDA批準的PLA、PLGA、PCL等，作為支架材料其降解產物則無法參與三羧酸循環。典型的體內組織修復重建試驗表明，同等條件下，新材料可誘導提高一倍的新生骨量。因此，課題組提出的生物能量活性材料在組織重建中同時起到了組織支架和類似“生長因子”的雙重作用，具備了可降解吸收材料和細胞/基因活性材料的功能，展現了某種超級生物材料的特性，故在重大疾病和災害事故導致的大體積缺失組織器官的修復再生和快速重建領域具有重要應用前景。

圖1：《Science Advances》2020年3月封面報道張勝民教授團隊首創生物能量活性材料，展示了生物材料科學與再生醫學新的地平線.

圖2：生物能量活性材料在組織修復和重建過程中，其降解分子碎片可直接參與線粒體內三羧酸循環，原位提高細胞能量代謝水平，從而顯著促進組織構建和再生.

  為實現將論文寫在祖國大地上，張勝民教授團隊早在相繼取得中國和美國發明專利授權后，先發開始了該項目的產業轉化工作。目前團隊已與相關國家高新技術企業合作，率先開發出了第一代和第二代產品樣品，將陸續啟動在中國、歐盟和美國的植入醫療器械產品認證。這一重要進展表明，我國在該領域的研發要領先世界跨國公司5年以上。這一個案也是中國生物材料前瞻性創新研究和產業轉化從跟跑、到并跑、再到超越的一個縮影。

  在取得完全自主知識產權和完成大部分研究工作后，張勝民教授團隊劉浩明博士受邀來到英國皇家工程院院士、帝國理工 Molly Stevens教授實驗室開展了合作研究，完成了該新概念材料在體外誘導成骨的3D拉曼成像表征等工作。

  該論文的第一作者為劉浩明博士、杜瑩瑩博士，張勝民教授為通訊作者，華中科技大學為第一作者單位，英國皇家工程院院士、帝國理工學院Molly Stevens教授為共同通訊作者，王江林教授、楊高潔博士、Jean-Philippe St-Pierre、Mads S. Bergholt、Hélène Autefage、蔡明樂等參與研究。

  研究工作得到國家自然科學基金項目、國家重點研發計劃項目、華中科技大學“生物材料與再生醫學”交叉學科重點創新團隊項目等資助。

  論文鏈接：https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay7608