在生物醫用材料中，細菌纖維素成為國際生物醫用材料研究的熱點。但受製於成本高、產量低、技術轉化脫節的阻礙，細菌纖維素在醫用材料製品中卻遲遲未能實現規模產業化。
資料顯示，生物醫用材料產品約占醫療器械市場的40%~50%，醫用金屬及合金材料由於耐腐蝕性能、加工等方麵的缺陷，使用量已下降了15%，而生物相容性材料所占比例達到30%，這一趨勢不斷上升。細菌纖維素正好具有的生物親和性、生物相容性、生物適應性以及良好的生物可降解性。
優異的性能已被國際公認纖維素是自然界中最豐富且具有生物可降解性的天然高分子材料，那麽什麽是細菌纖維素？國家生物醫學材料工程技術研究中心主任顧忠偉向記者作出了解釋。“其實，細菌纖維素就是除植物纖維素之外的另一類由微生物發酵合成的天然無毒的納米材料，也叫微生物纖維素。”據顧忠偉介紹，細菌纖維素的化學結構與普通纖維素一樣，但卻有著普通纖維素無法比擬的優越特性。
細菌纖維素屬於納米級纖維，是目前天然纖維中最細的，一根典型的細菌纖維線寬度僅有0.1μm，而針葉木漿纖維的寬度至少有30μm，即使棉花纖維的寬度也約為15μm，而且細菌纖維素是以100%纖維素的形式存在，純度極高，並且具有良好的通透性、高抗張強度及極佳的性狀維持能力等特性。“目前對細菌纖維素的研究主要集中在附加值較高的組織工程支架、骨支架、軟骨支架、人工血管、人工皮膚以及藥物載體等方麵。”顧忠偉說。
其實，早在1991年，日本就首次以細菌纖維素成功製備出人工血管，2001年又成功研製成內徑為1~3mm的人工血管。東華大學生物科學與技術研究所研究員洪楓長期從事細菌纖維素的研究工作，對於細菌纖維素在人工血管上的應用，洪楓說：“普通的人造血管內壁其實是粗糙的，使用時間長後很可能會形成血栓或者由於新生內膜增厚而導致血管堵塞，而細菌纖維素具有很好的通透性和生物相容性，以及與天然血管內腔表麵類似的平滑度，因此血管內不會形成血栓。”
現在，細菌纖維素還被廣泛應用於人工皮膚、紗布、繃帶和“創口貼”等傷科敷料商品，巴西就連續報道了400多例應用細菌纖維素膜對燒傷、燙傷、皮膚移植和慢性皮膚病等治療效果良好的實例。洪楓認為，細菌纖維素膜與其他人工皮膚和傷科敷料相比，最大的特點是在潮濕情況下機械強度高、對液、氣及電解物有良好的通透性、與皮膚相容性好，無刺激性，有利於皮膚組織生長，也是非常好的藥物緩釋載體。
“細菌纖維素作為傷口貼料能迅速吸收傷口血液和組織液，防止傷口感染化膿，又能為慢性傷口附近的組織再生提供濕潤的環境促進傷口愈合和減輕疼痛。同時纖維素不會和傷口粘連，不會造成二次傷害，剝離時也不會有殘留。”洪楓說。規模產業化如何破題生物醫用材料製品在世界市場上價格昂貴，附加值高，是技術密集型產業，在我國，過去大部分的生物醫用材料要依靠進口，而現在產業化發展已經有所進步。
據顧忠偉介紹，目前，應用於血管支架等生物材料的臨床使用產品中，60%為國產產品，像具有生物可降解性的骨釘，骨板等也有很多國產產品應用於臨床，但是心髒瓣膜等很多的高端產品目前還是主要依靠進口。“總的來說，我們國家在生物材料上雖然取得了一定成果，但是與國際市場相比，我國生物醫用材料及其製品產業仍然十分薄弱。”顧忠偉說。洪楓對於這一觀點表示讚同，他說：“特別是對於細菌纖維素，雖然已經在研究上取得了一定的成果，但是真正將技術轉化為生產力還有很大一段距離。”
記者在采訪中了解到，日本曾投資50億日元進行了細菌纖維素工業化生產的研究開發，歐美、東南亞及巴西也投入了大量的人力、物力進行研究開發，這些研究工作中，有的成果已形成產業化生產，產值已達上億美元。而在我國，大部分細菌纖維素集中在食品、食品添加劑和造紙應用等方麵，在生物醫用材料的開發應用上僅停留在低端產品。“我們國家生產的細菌纖維素應用在敷料上的比較多，特別是利用它來製造紗布，因為紗布屬於醫用材料的低端產品，出口量也比較大，但是很多高端生物醫用產品，目前國內幾乎沒有。”洪楓說，“有的企業剛開始對這種醫用材料很感興趣，但後來都沒有發展起來，也就不了了之。”對此，洪楓分析，細菌纖維素未能實現產業化的主要原因是生產企業的風險投資意識不強，創新能力也不夠，對於技術成果轉化也有些脫節。
洪楓認為，目前細菌纖維素的技術障礙主要有三點：一是發酵水平較低，產量低、成本高、價格不抵普通植物纖維素；二是進一步研究和利用細菌纖維素的成模和成型的工藝技術還沒有解決；三是作為生物醫用材料，其與生物體長期作用效果、體內降解性、與宿主組織和細胞相容性，以及在體內時細菌纖維素的機械、物理和化學性能的變化等一係列問題還需要進一步研究。
目前，國外已經開始將研究工作發展到對細菌纖維素的改性、修飾和製備其複合材料上，通過對纖維素的修飾，製備了性能各異的纖維素衍生物，但現在這方麵的研究還處於起步階段，國內在這方麵的研究工作略顯薄弱。在洪楓看來，要解決上述問題，今後的研究方向要集中在兩點：一是要研究設計可行的發酵設備及發酵工藝以提高纖維素產量，降低成本；二是要研製開發具有自主知識產權的細菌纖維素生物醫用材料。與此同時，改進發酵工藝，尋找更廉價更好的細菌纖維素生產原料從而進一步提高其產量，仍將是細菌纖維素研究的基礎。洪楓說，“有的企業剛開始對這種醫用材料很感興趣，但後來都沒有發展起來，也就不了了之。”
（來源：科學時報）
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