能像橡皮泥一样随意塑形、可降解的人工骨是行业发展方向。
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我国每年因事故、骨科疾病造成的骨功能障碍患者超600万人。但每年实际使用骨缺损修复材料治疗仅有133万例/年，临床对于骨缺损修复材料的需求旺盛。
据预计，2020年我国骨修复材料行业的市场规模为55.3亿元，预计2023年我国骨修复材料行业的市场规模将达到96.9亿元，较大的市场需求将催生众多新产品。
目前，我国骨修复材料市场主要被进口产品垄断。但近日，深圳立心科学可塑形吸收性骨修复材料(简称“可吸收再生骨”)获美国FDA 510(K)批准上市，该产品是全球首个同时满足可塑形、抗液相溃散和高效诱导再生的人工骨。
立心科学创始人孙杨向记者介绍，在操作性上，产品呈橡皮泥状，可用手或工具随意塑形，且填充效果饱满；产品满足抗液相溃散，可稳定应用于水相手术环境、大出血或组织液环境中；此外，产品具有出色的骨传导、骨诱导能力，植入后3-6个月可完成骨再生。
值得注意的是，人工骨领域材料创新是一大难题。孙杨表示，“尽管产品属于骨科领域，但我们其实是一家医用材料公司。”
以此前上市的可吸收界面螺钉为例，孙杨表示，其开发的并不是单个产品，而是一种具有很好性能的材料，未来可以利用材料去开发不同形状的产品。获批上市意味着国家药监局认可的不仅是该产品，还是产品背后的材料。
影响人工骨发展的三大特点
值得注意的是，骨缺损修复材料市场需求旺盛。全球每年有超220万例植骨手术，巨大的手术量导致自体骨可用量不足，因此临床对于人工骨的需求快速增加。
据统计，2018年我国骨修复材料市场规模约为40亿元，预计到2023年将增至100亿元。目前FDA批准的骨填充物超过400个，市场看似饱和，但实际上，真正符合临床需求的产品屈指可数。
理想状态下，人工骨材料应近似自体移植骨，并能弥补自体骨、异体骨等材料的缺点。此外，在新骨的生长过程中，材料应逐渐被改建和吸收，并最终从植入部位消失。
对于人工骨来说，材料的选用至关重要。孙杨介绍，首先，需满足可塑性要求，才能最大限度匹配缺损部位。“可塑性的人工骨类似于‘橡皮泥’，医生能够随意捏出他们需要的形状。但传统的人工骨材料一般以硬块为主，不能随意塑形，导致一些缺损无法方便填充，可能影响术后疗效。”
其次，手术一般在血水等液体环境中开展，因此产品需能抵抗液体冲刷。但传统的砂浆型人工骨容易被血水冲散，不仅会造成骨缺损部位剩余填充材料不足，影响成骨再生；甚至可能带到人体的肌肉和皮肤里，造成异位骨化。
在上述两个操作特性外，产品是否能高效降解、诱导骨头再生是真正的疗效表现。孙杨介绍，这也是立心科学在过去这4年多时间里一直孜孜不倦的去探索论证的东西。虽然第一代产品的成骨活性不够高，降解速度需优化，但通过动物实验发现有改进空间，会跟医生进一步探讨原因，重回到实验室优化材料的降解速度配比等，最终实现了目前的成骨活性，植入后3-6个月可完成骨再生。
孙杨介绍，立心科学此次推出的人工骨采用的材料是聚乳酸(PLA)和羟基磷灰石(HA)的组合，是两个材料组成的复合材料。住的注意的是，聚乳酸疏水性较强，但成骨性能不理想，降解产物偏酸性，在体内易引起无菌性炎症；羟基磷灰石具有良好的生物相容性和骨传导性，在降解过程中可释放钙离子促进骨组织再生，但其机械性能较差、骨诱导效率偏低。
立心科学通过创新，把两个旧的材料用很巧妙的方式，即界面作用力的优化融合在一起，使得该人工骨达到了可塑形、抗液相溃散和高效诱导再生的功能。此外，通过界面修饰作用，能够让这两种材料之间的混合的程度非常均匀。
以做蛋糕为例，如果鸡蛋跟面粉混的不均匀，蛋糕可能这一坨是白的，这一坨是很黄，吃起来口感就很差，如果混得很均匀，蛋糕口感非常细腻；同样的道理，人工骨的两种材料本身很难相容，但是通过修饰界面，就会很容易混在一起，而且非常均匀细小，带来了非常强的成骨活性。
其实，成骨过程是一个细胞重建的过程，细胞重建很显然要利用材料，材料实际上是作为养分去参与成骨过程，最需要就是钙，且是能够被细胞吞噬利用的钙。因为长骨头是细胞来负责，吞完之后就把颗粒溶解变成了钙离子，钙离子能在骨缺损内部释放出来，让细胞利用钙离子去成骨。“但如果颗粒做得太大、不均匀，细胞就吞不掉，所以我们的颗粒很细小，细胞很容易吞，因此成骨活性很强。”
孙杨介绍，简单通俗理解，这个地方需要补钙，而我们做的人工骨材料它是一个可以在这个地方高效快速补钙的东西，能让骨头快点长出来。
深圳市市场监管局有关人士认为，立心科学全球首创的可吸收再生骨拥有完全自主知识产权，获得FDA批准，这是对立心科学创新能力的认可，标志着该公司产品具备国际水准，正式踏入了国际市场。
“医用材料公司”
运动医学作为一个新兴赛道，这两年没怎么受集采影响，很多人都蜂拥而至，目前聚焦骨折所用钢筋钢板的企业有250家。但其实很多产品技术门槛较低，短短两年时间有60张注册证出来。
面对集采压力，创新是企业的出路，其中最难的是材料创新。“因为材料创新是看不见摸不着的，你拿到一块金属，但它的微观分子层面是用肉眼是看不见的，因此研究者需要有非常丰富的理论知识去剖析、开发。”孙杨说道。
孙杨在大学时期就意识到了这个问题，因此他没有基于本科项目去做生物材料的研究，或者做偏临床研究，而是直接选择继续其材料学的专业进行深造，做了高分子复合材料的深入研究，这样才有了其后面回国创业的根基。
选择从骨科材料切入的原因是，第一，其最早接触的就是骨科领域；第二，其学的本身是复合材料领域，复合材料在骨科的应用比较成熟；第三，骨科是一个较大的赛道，其在整个医疗器械行业里市场容量仅次于心血管，但是心血管领域其实对新材料的接纳度并不是特别的大。所以决定在骨科来应用。
值得注意的是，这不是立心科学第一款创新产品获批。2022年10月，其可吸收界面螺钉获国家药监局(NMPA)批准上市，该产品拥有完备的自主知识产权，标志着国产创新企业在医用级复合原材料领域的又一突破。
据立心科学介绍，国内每年可吸收界面螺钉的需求量约为12万颗，且增速在不断提升。但由于行业技术壁垒高、专利技术封锁等，可吸收界面螺钉一直完全为进口产品所垄断。
立心科学的HercuRegen可吸收界面螺钉采用的第四代高性能可降解复合材料，由PLA(聚乳酸)/HA(羟基磷灰石)复合而成，具备超强固定及高再生诱导活性。
“其实我们是一家医用材料公司。”孙杨表示，实际上，其开发的并不是单个产品，而是一种具有很好性能的材料。界面螺钉是我们内固定产品管线的第一个产品，未来可以利用材料去开发不同形状的产品，用于不同部位。
获批上市意味着药监局认可的不仅是这个产品，其认可的是产品背后的材料。“因为药监局审评不只是看形状，还需要审核材料，特别是这种可吸收降解的材料，审核地更严格，包括材料多快降解，降解中的组织反应，以及降解后的产物等材料性能相关问题。因此，当产品获得药监局认可后，就意味着材料得到了认可。”
材料也可用于很多其它赛道。孙杨介绍，公司会持续推进可吸收内固定物、骨填充物、医美可吸收聚合物三条产品线。在市场推广方面，将推进可吸收界面螺钉在国内市场的应用及海外市场的准入。明年将是公司产品注册的爆发期，应该会有6款产品上市。
孙杨介绍，如立心科学的可吸收再生骨产品进入绿色通道，在短期内将不受集采影响；此外，公司掌握上游材料开发及定制化技术，可以向其他器械企业提供定制化的材料。目前立心科学拥有上游材料定制开发、下游器械研发量产的能力。
在量产方面，立心科学已搭建完成可吸收再生骨产线，覆盖上游原料和下游产品。目前在深圳的两个工厂，即一个上游原料工厂、一个下游器械工厂，都在扩建中。
有望打破外资垄断的竞争格局
目前，我国骨修复材料行业主要参与者包括强生、史赛克、美敦力等外资企业以及正海生物、奥精医疗、三友医疗、圣博玛生物、立心科学等本土企业，整体呈现出外资垄断、本土企业快速发展的局面。
现阶段国内外参与厂商产品多以天然骨或无机、不可降解类人工骨为主，极少有可以实现诱导骨生长的人工骨材料。此前仅美敦力(Infuse Bone)、正海生物(活性生物骨)取得明显研发进展，其中美敦力Infuse Bone已实现销售但存在因BMP-2浓度过高导致异位骨生成的副作用；正海生物活性生物骨暂未取证。
而立心科学的可塑形吸收性骨修复材料是全球首个同时满足可塑形、抗液相溃散和高效诱导再生的人工骨。在操作性上，产品呈橡皮泥状，可用手或工具随意塑形，且填充效果饱满；产品满足抗液相溃散，可稳定应用于水相手术环境、大出血或组织液环境中；此外，产品具有出色的骨传导、骨诱导能力，植入后3-6个月可完成骨再生。
此外，长春圣博玛生物材料有限公司主要产品，高强度可吸收接骨螺钉和可吸收接骨板也可实现该功能。能够产生该疗效的主要原因是使用了聚乳酸。作为新型高分子材料，其对人体具有高度安全性，可以被组织吸收代谢，高分子量的聚乳酸还具有非常高的力学性能。
但此前这种新型材料长期被进口产品垄断。为将技术国产化，圣博玛科研人员利用12年，目前已开发获得30余个型号系列原材料产品制备工艺，建成了制备医用聚乳酸类材料的生产线，年产能达到10吨以上，建成可吸收接骨螺钉、可吸收接骨板产能10万套/年生产线。
目前圣博玛主要围绕骨科、创伤修复、运动医学、脊柱外科、颌面外科、皮肤修复、3D打印个性化治疗等方面进行可植入高值医疗器械所需材料及器械的开发和市场服务。可吸收接骨螺钉和可吸收接骨板获得三类医疗器械产品注册证，目前产品已进入上海市、辽宁省、云南省、贵州省等省市的医保目录。
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