对话中国工程院院士、纺织与高分子材料科学家徐伟林：人造血管、人造器官、伤口敷料……纤维在生物医学领域有着无限可能高分子材料

极木新闻记者 张萍

见习记者 赵学春

通讯员 刘戈

访谈人物：

徐伟林，1969年4月生，湖北省黄冈市罗田县人，中国工程院院士，纺织及高分子材料学家，武汉纺织大学党委副书记、校长。

徐伟林长期从事先进纺纱技术与纺织品领域的研究，围绕超高支纱、柔软纱、特种纱、纱线差别化、纱线及产品检测等开展技术创新与产业化，在纤维、纱线、织物、先进测试方法等方面取得一系列研究结论。积极组建省部共建的纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室等重大平台，主持研制了嫦娥五号月球国旗、火星着陆器耐高温弹性密封装置等代表性成果。长期与国内外企业、研发机构广泛合作，推动科研成果产业化应用。

徐伟林院士

谈话背景：

从“衣被天下”到“织被天下”，随着高科技纺织品助力行业应用边界无限拓展，纺织品实现“无限替代”的梦想正在实现，并且正在拓展到更多未知的应用领域。

医学与工程、医疗与纺织，看似毫不相关的领域，实则息息相关。近日，在武汉市第四医院高质量发展论坛暨学术活动月开幕式上，中国工程院院士、武汉纺织大学党委副书记、校长徐伟林以“生物医用纺织产品技术现状与趋势”为主题，就纺织技术在医疗领域的研究、应用及发展前景作了详细介绍。会后，他接受了集木新闻记者的专访。

活动现场

最柔软亦最坚硬，纺织品有“无限替代品”

积木讯记者：中国纺织工业联合会副会长李陵申把纺织行业概括为“世界由织造而来！”您如何理解这句话？

徐伟林：纤维已经渗透到各行各业，从传统的家用纺织品到建筑、通讯、船舶、航空、医疗卫生等领域，形成了巨大的纺织轮子。功能纤维的发展是现代纤维科学进步的标志，功能性纤维、差别化纤维、高性能纤维的发展为传统纺织业的技术创新、向高新技术产业转型创造了有利条件。

例如在航空航天领域，宇航服、火箭、导弹外壳等都是采用纤维编织、复合而成的，波音飞机的外壳就大量采用了增强碳纤维复合材料。其实，人体也有含有大量纤维材料的增强器官，如果把很多细胞去掉，呈现出来的就是一张纤维网。纤维在自然界中无处不在，可能有几万根，只是人类很聪明，利用了又长又细、强度又高的天然纤维。

积木讯记者：纤维具备什么样的特性，让它得到如此广泛的应用？

许伟林：首先我们要知道什么是纤维。纤维材料分为天然纤维材料和合成纤维。天然纤维就是我们熟悉的棉、麻、丝、毛等，主要是天然材料，舒适、可降解，但是数量非常有限。合成纤维就是涤纶、腈纶、尼龙等材料，数量非常大，强度比较高，物理形态可以无限细、无限长，但是不可降解。所以，我们这几年在合成纤维材料的绿色可回收、可降解方面做越来越多的研究。

纤维之所以能广泛应用于各个行业，是因为它具备三大特点。首先，纤维材料沿长度方向的比强度绝对优于其他材料，使得纤维材料轻便但强度高。例如，高超音速导弹的壳体就经常选用纤维材料；其次，纤维的比表面积可以无限大，这样纤维就可以做得很细，并具有吸水、过滤等功能；最后，纤维非常柔软，借助现代织造技术可以任意编织。纺织是织造纤维的手段，纤维通过纺织与各个领域结合在一起。

极木新闻记者：人体中也有器官，这些器官是用大量纤维材料加固的。徐院士团队之前也进行过人造血管的研究。那么用什么样的材料可以制作人造器官呢？

许伟林：目前很多人造器官已经推向临床应用阶段，比如人造皮肤、人造血管、人造骨骼等等。目前人造血管一般采用两类纤维材料，一类是不含有毒元素的特殊聚酯纤维，另一类是聚四氟乙烯。

特种聚酯纤维在人体内具有比较稳定可靠的力学性能和耐老化性能，可以很好地编织成各种形态的血管。目前很多大口径的人造血管都是用特种聚酯纤维编织而成的。人造血管的扩张部分采用聚四氟乙烯加工而成，扩张体中间有许多微孔，可以像发泡一样膨胀和收缩。

积木讯记者：纺织与医疗健康领域的融合离不开功能纤维，什么是功能纤维？

徐伟林：功能纤维是指除了原有的性能外，还具有某些特殊功能的纤维，例如光学纤维、生物活性纤维、弹性纤维等。例如肾透析所用的中空纤维膜，是中空的，血液从中间进入，可以从四面八方出去，而中间的微孔非常小，仅在纳米级别。

功能纤维在医学领域的使用，特别是在人体中的使用，必须对人体友好，即必须具有生物相容性，不被人体排斥、不损害人体结构；必须具有化学稳定性，不受人体内复杂的生物环境的影响；必须具有可降解、可吸收性，主要是针对那些需要暂时植入或留存在人体内，经过一段时间后才被人体吸收或排泄的纤维产品。

“医工融合”迈向科技舒适医疗

积木新闻记者：纺织品在医疗健康领域取得了哪些成就？功能纤维在医疗领域有何优势？

许伟林：小到治疗伤口的纱布、缝合线，大到移植、置换手术中用到的人造血管、人造韧带、骨支架等，纺织技术都不可或缺，纺织与医疗的交叉融合非常深入。

例如可吸收、降解、消炎缝合线，大大减少患者再次拆线的痛苦，减少伤口感染；水凝胶敷料大大缓解儿童手术缝合后的适应困难，且无需用针线缝合伤口，不易留下疤痕；人造血管、人造骨骼、人造皮肤等，解决了自体移植数量、长度的限制，给患者带来更多的治疗机会。

尤其是现在纺织技术已经成熟，更多的生物化合物如壳聚糖、海藻酸盐、丝蛋白等被与纤维结合，开发出更适应人体环境的产品。例如，常见的疝气补片最初是由银丝、不锈钢丝、钽丝制成，容易造成腹壁僵硬，感染率高，并发症多。后来疝气补片经过聚乙烯补片、聚丙烯补片、聚四氟乙烯补片等技术改进。目前，我们正在研究在疝气补片网片上聚合可降解弹性体涂层，制成防粘连的生物可吸收补片，不仅具有抗感染、全吸收、相容性好等特点，还可以促进疝修补的效果。

极木新闻：目前我们国家在这方面的研究在世界上处于什么水平？在研发过程中有没有遇到什么困难？

徐伟林：我国纤维加工量约占全球的60%，我国纺织技术进步也非常迅速。但我国在生物医用纤维产品方面还处于发展阶段，与发达国家相比还有一定的差距。国家发改委、工信部等相关部委都在鼓励和支持创新纤维生物医用产品的发展。

中国纺织工业联合会“十四五”规划中对纺织行业的规划有三个关键词：科技、时尚、绿色。但在《健康中国2030》规划纲要的引领下，健康也是现代人越来越重视的元素，绿色也是健康生产、健康生活的方式之一。因此，学者们经常呼吁对纺织行业进行健康规划，顺应大健康的社会发展趋势。

从难点上看，生物医用纤维在原料选择、制备工艺、纤维设计及应用等方面都面临挑战，尤其在具体应用上，织物的灵敏度与稳定性、相关数据的采集与传输、织物能量的供给，甚至研发制造的成本等都给我们带来不小的挑战。但未来我们希望加强“产学研”结合，不断完善产业链，实现产业转化。

积木新闻记者：纺织品与医疗的结合还能给大众带来什么惊喜？

徐伟林：全球每年约有500万终末期肾病患者需要透析治疗，100万接受心脏搭桥手术的患者需要人工血管。目前，中国市场进口的人工血管内皮化效果差，容易发生血栓形成和内膜增生，最终导致移植失败。未来人工血管将向八毫米以下的更小口径发展，特别是要解决小口径血管在远离心脏时，在很小的力量下就能收缩和扩张而不被堵塞的问题。

在骨科领域虽然有合作，但还存在不少差距，比如在骨缺损治疗方面，骨组织工程可以解决自体移植和异体移植的局限性；除了骨材料基本的支撑功能外，研究人员还在研究载药骨修复支架，利用特定生物材料制成的载药骨修复支架，可以改善骨重建，缓解全身性骨质疏松症。

智能监测纺织品是未来医疗与纺织品结合的研究重点，比如智能石膏绷带的设想。很多骨科患者在康复期间需要石膏绷带固定伤口，但石膏绷带非常厚且坚硬，患者在不同的康复期、身体的不同部位所需要的压力和温度都不一样。如果能研发出更贴合不同康复期、具有压力的智能舒适绷带，将使患者在康复过程中更加舒适、科学，帮助他们快速康复。