“钢铁之躯”的想象力真能延伸到现实中吗？

美国漫威电影《复仇者联盟》的众多成员，各个身怀绝技，其中有几个英雄展现出一身刚硬之气。他们或是拥有特殊的武器装备，如手持盾牌的美国队长和身穿铠甲的钢铁侠；或是身体由特殊材料打造，如幻视的身体是用振金打造的。

有意思的是，幻视这一角色，振金材料与人体完美融合，突破观众对未来人类的想象力。振金，是这部影片虚构的金属材料，振金原子能够和身体组织共存并结合，作为漫威电影里面BUG级别的金属，振金的物理力学性能优越，密度小，硬度高，与身体的生物组织完美融合。

金属，自身带有力学性能及耐磨属性的光环，在普通人眼里，与人体组织毫无关系，是生物惰性的。漫威电影中，坚硬的金属材料之于人体的想象力能否延伸到现实世界中呢？中国科学院金属研究所专用材料与器件研究部主任杨柯，是从事新型医用金属材料等方面的研究与应用的专家，从他的医用金属材料研究故事当中或许可以窥探一二。

1998年在一次搭乘火车的途中，两个素不相识的人聊得火热，一人是东北做心脏支架的第一人、辽宁省人民医院副院长李占全；另一个就是正在从事金属材料研究的杨柯。从国外工作归来的李占全兴奋地对杨柯描述起心脏支架有什么样的功能、特点如何、价格情况。这项在中国刚刚出现，闻所未闻的新事物，一下子勾起了杨柯的强烈追逐欲望。

杨柯

他带着这个令他兴奋不已的消息回到了中科院金属研究所。当时的心脏支架材料采用不锈钢，这对于杨柯来说再熟悉不过，更令杨柯得意的是，当时他的团队中，正好拥有激光切割不锈钢人员与技术，很快就顺利地做出不锈钢心脏支架样品。

很快，杨柯开始组建起一个心脏支架开发团队。在申请到一项国家863项目后，不断地接触到更多的医用金属材料，这位做金属材料的博士开始“偏科”，逐渐转向新型医用金属材料，并推动应用于各种医疗器械。

杨柯研究团队

关于如何实现金属材料在人体内的生物功能？金属材料在器械应用上会有什么样的表现？金属医用材料的成果转化情况如何？新材料在线®与中国科学院金属研究所专用材料与器件研究部主任杨柯对话，请他一一解答。（X为新材料在线^®，Y为杨柯。）

X：金属在医用材料里面有何优势？在进入医用金属材料研究领域后，您是如何发现抗菌金属材料的？

Y：植入医疗器械用生物材料有很多类别，可分为金属、高分子、陶瓷、复合材料等等。金属在这些材料中占很大比例，在医院会看到很多金属的医疗器械，金属本身在力学性能方面具有明显的优势，比如能够在骨骼修复或者牙齿种植中起到支撑的作用。

抗菌不锈钢（316L-Cu）内外固定骨针

在医用金属材料研究方面，我们从心脏支架开始做起，队伍越做越大。初始期间，我们研发了一种新型高氮无镍不锈钢材料，来代替目前的含镍不锈钢，因为人体会对镍产生过敏等问题。然后领域慢慢扩大，后来发现植入器械引发的细菌感染是一件很令人头疼的临床事。

植入器械作为异物进入人体，一旦发生感染，带来的后果非常严重。虽然事故发生比例不高，但是如果总数量大的情况下，形势也相当严峻。比如骨科，美国的报道植入器械引发的感染率是4%左右，假如一年有100万例骨科手术，这个数量就很多了。植入器械感染发生后，轻者手术失败，取出植入器械，严重者就会导致死亡。

基于我之前从事抗菌不锈钢的研发经验，把抗菌不锈钢研究中利用铜离子杀菌的思想应用到现有医用金属材料里面，如不锈钢、钛合金、钴基合金，实现这些材料的抗菌功能，有望大大降低植入器械引发人体感染的可能性。这项成果目前我们在国际上独一无二的。

X：您是如何发现医用金属可降解及生物功能化的？金属在人体中的降解与生物功能有什么特点？

Y：2005年学生答辩时听闻国外在研发一种可降解金属心脏支架。听到金属可在人体中降解，我马上想到那肯定是镁合金，因为镁合金很容易被腐蚀。基于这一推断，我们很快做起来了，是国内最早开展生物可降解金属材料研究的团队之一。

从事新材料的研究开发就像做一种新的面粉一样，可做的面点品种太多了，做的过程中还会不断有新发现。我们在开发含铜抗菌金属医用材料过程中，发现铜有在人体中很多生物功能。我们认为人体是需要有微量金属的，而金属在人体环境中会缓慢腐蚀而释放出微量金属。医学研究证明，微量铜离子有抗菌、促成骨、促血管化等生物功能，甚至在泌尿系统可以起到抗结石作用。我们将微量铜添加到到现有医用金属材料中，如此一来其在人体环境中持续释放的微量铜就能发挥生物功能作用。所以我们的医用金属植入器械除了能保持优异的力学性能外，还能额外发挥生物功能。

在数年的研究过程中，我们挖掘出金属材料的很多生物功能，最后我们把这些结果总结起来，在国际上第一个提出了医用金属材料的生物功能化创新思想，因为人们普遍认为金属材料是没有生物活性功能的。

医用金属材料在应用方面，可以说是造福人类。比如说心脏支架，目前临床上最害怕的就是植入以后，发生支架内再狭窄，这样的情况下就没法再进行植入手术了，只能再把它切掉，然后做搭桥手术。再狭窄发生有很多原因，比如说急性血栓等。目前解决再狭窄问题的方法，主要是通过植入带药支架，再狭窄发生的概率仍有3~5%。再狭窄发生的话致死率很高，达到50%。所以我们开发的金属支架可以通过释放生物功能的微量铜离子来降低再狭窄的发生率。

X：生物医用金属材料研究的成果转化情况是怎么样的？

Y：我们是中国医用金属材料研究方面的最大团队，我们在国际上也非常有影响力，遗憾的就是在国内的成果转化很难。我们是材料专家，致力于材料的创新研究，对材料有很多的想法与创新，但是从创新到应用的路很长。

我们现在有很多好的成果，但是在国内不容易转化出去，很难找到合适的企业和资金，我们就找国外的企业，以维持我们团队的生存和发展。当然我们更希望能找到国内的企业，将成果转化出去。我们与一些投资人谈合作，希望合作不只是停留在单一的某一产品上，而是建立一个开发平台，源源不断地开发出产品，筛选有商业价值的进行长期合作。

从材料的研发到应用，需要一定的周期，有时甚至会很长时间。在目前的大环境下，现在很多人都比较急躁。但一件事情要把它做得非常细，是需要一定的时间的。就像研究材料，任何一个材料性能的掌控，都是“鱼和熊掌不可兼得”的情况。没有一种材料是十全十美的，要反复寻找可利用的平衡点。但这一过程往往都是要很细致，否则我们的成果就会很粗糙。

我们也正在努力推动一些新型医用金属材料的应用。这些新型医用金属材料一旦临床应用，价值非常大，比如抗感染医用金属材料，目前已经将它应用到普通外科手术器械制造，如剪刀、手术刀、镊子等。我们与中科院深圳先进技术研究院合作开发，已成立一家公司专门生产抗菌不锈钢外科手术器械产品。

X：我们在医用金属材料领域处于什么样的地位？

Y：我们必须要有创新的东西，但是我不愿意跟风。有人跟我们讲，你看人家现在有这个新的产品，咱们得赶紧跟着，我说我们也可以有我们的创新想法，让人家来跟着我们。

中国的新材料研究已经有30多年的历史了，现在已经形成了很丰厚的积累，已经有能力进行创新了。中国现在有很多创新机会，我们也在积极推动创新，比如企业与材料专业研究人员的结合就可以找出很多可以创新的机会。但仍有些人信心不足，他们总认为这个事情国内没法做出创新的东西。我曾碰到这样的情景，和一些著名医生交流研讨时，他们会非常惊讶，这怎么是由中国人首先想出来的，外国人怎么没有想到，就好像中国人就不能第一个想出来。

不过在医用金属材料方面，我们现在确实已经处于世界一流水平，不光是我的团队，其他团队也可以看到，中国在材料研究方面不逊于国际一流。

在医用金属材料创新方面一般会出现两类人，一类人的研究是跟着最新潮的，那他可能就会离应用越远；还有一类人做研究是一直在往应用方面靠，但是他们花的功夫可能比追逐新潮的人要多得多。

本文内容及图片由杨柯授权发布

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