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创新引领全球新一代心脏支架行业新标准 ——记上海微创医疗器械(集团)有限公司研发副总裁张劼
来源:     时间 : 2020-06-17

 张劼,微创公司“Firehawk冠脉雷帕霉素靶向洗脱支架系统”项目的核心研发人员及关键技术发明人。项目针对冠心病介入治疗中传统药物洗脱支架引起的晚期血栓风险开展创新攻关,历经13年,首创了药物“靶向洗脱”机制,设计了全新“单面阵列式微槽储药”支架结构,攻克了微槽雕刻与微槽注药的超高精密制造技术难题,实现了大规模产业化。

2019年,“Firehawk支架系统”核心发明专利“在医疗器械上装载药物和/或聚合物的方法和装置”(专利号:ZL200910055719.4,第一发明人:张劼)获得第21届中国专利银奖。“Firehawk支架系统”上市以来累计出口至35个国家和地区,进入了全球2000多家医院。

 

  冠脉药物支架通过药物作用能有效降低冠心病患者植入支架后的血管再狭窄率,具有良好的临床治疗效果。但临床研究也发现,传统的全涂层冠脉药物支架相较于金属裸支架而言会带来较高的晚期血栓风险,这也是困扰心血管介入治疗领域10余年的国际性重大难题。研究表明,传统药物支架全包裹的药物涂层会抑制支架内皮化的过程,极易导致血栓形成。再加上涂层中冗余的药物在血液里沉积,会加剧血栓形成。

 

  “Firehawk冠脉雷帕霉素靶向洗脱支架系统”正是为解决上述难题而研发的新一代药物支架系统。支架系统首创了药物“靶向洗脱”机制,通过“单面阵列式微槽储药”与“聚合物控释”相结合的方式实现药物精准定向释放。这种设计可以在保证最佳治疗效果的前提下,减去大量冗余的涂层和药,使支架能够正常内皮化,可以很好地避免血栓形成。同时,也可以大大缩短患者术后服用双抗药的时间。

 

  这种全新的设计方案使得“Firehawk支架系统”的研发要面临传统药物支架研发从未经历过的高难度挑战,这种挑战包括:支架表面阵列式微槽的设计与制造、微槽内药物涂层精准填充的特殊工艺技术和特种设备的研发。张劼是成功完成这两项挑战的核心研发人员及关键技术发明人。

 

  微槽内药物涂层精准填充是“Firehawk支架系统”研发中难度最大,同时也是必须被攻克的一项技术壁垒。难点主要在于:如果要在微槽内精准填充药物涂层,需要在三维空间内准确定位一枚支架上的数百个微槽的空间位置,定位精度需要达到微米级别。而激光刻槽后的金属裸支架由于受到加工精度损失或支架微量形变的影响,数百个微槽的实际空间位置与设计位置发生了不同程度的偏移,无法根据支架设计的理论位置来确定这些微槽的空间实际位置。此外,一个微槽的宽度在40微米左右,一个微槽的容积在600皮升左右,定量精度需要达到皮升级别(1皮升=10-12升)。要将药物涂层精准地填充入数百个这样微小的槽内,除了需要准确定位这些微槽的实际空间位置以外,还需要将涂层溶液特殊加工处理成一个一个直径在30微米左右的极其微小的液滴,且每个液滴都要能够单独控制。

 

  国内外没有任何现成的设备和技术可以完成上述难度的工作。张劼经过多年技术攻关,研发出具有自主知识产权的,全球唯一的血管支架智能药物喷涂设备。该设备可以智能捕捉支架上的所有微槽并确定他们在三维空间的坐标位置,然后将涂层溶液处理成极其微小的液滴精准地注入每一个微槽中。张劼巧妙地将inkjet技术(喷墨技术)、机器视觉技术和直线电机技术融合到这台特种设备的开发中,攻克了“Firehawk支架系统”研发中最大的技术难题。其中的关键技术已经获得国内发明专利授权,同时,该专利技术也在美国、欧洲、日本等多地获得授权,为Firehawk产品走向国际市场铺平了道路。目前,Firehawk产品已经达到接近一百万枚的年产能,那就是意味着有着“微米级的定位精度”“皮升级的定量精度”的智能喷涂工艺过程在生产线上达到了一年几十亿次的重复,这是国产医疗器械高端制造获得长足进步的一个缩影。

 

20141月“Firehawk支架系统”正式获得国家食药总局上市批准,产品注册中由于整个设计、功能、工艺实现均有别于传统 DES,国药局批准其命名为TESTarget Eluting Stent,靶向药物洗脱支架系统),创立了心脏支架种类的新类目。

 

2015年至2016年在欧洲10个国家21所医院进行了上市后临床试验研究,临床结果表明:Firehawk作为全球最低药物剂量的心脏支架,仅需同类产品1/3的药物剂量即可实现同等疗效,安全性大幅增加,达到了世界领先水平。

 

2018年该临床试验结果全文刊登在了世界权威医学杂志《柳叶刀》(影响因子53)上,这是《柳叶刀》创刊近200年来首次发表中国医疗器械的国际多中心随机对照研究结果,标志Firehawk已成为全球新一代心脏支架行业新标准的引领者。

 

20186月,首批“上海品牌”认证将医疗行业唯一的名额颁给了“Firehawk支架系统”,充分体现了它在“上海品牌”“中国制造”的引领地位。

 

2019年,“Firehawk冠脉雷帕霉素靶向洗脱支架系统”项目获得PMI(中国)项目管理大奖杰出项目奖。这是PMI成立50周年以来首个中国医疗器械项目获得 PMI奖项。