李双阳：人工血管连心衢

李双阳，天津大学化工学院2020级博士生，致力于小口径人工血管及抗凝血涂层的基础研发及产品转化，已发表15篇SCI论文；带领团队获得第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛、第八届“创青春”中国青年创新创业大赛及第十三届“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛国家金奖；已申报了4项国家专利，其中由他和团队研发的全球首款体内可视化小口径水凝胶人工血管获得了3项国家级金奖；创立心衢科技，入驻天津市天开高教科创园，努力把科研成果推向临床。

大赛现场造血管

2021年10月12日，第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛决赛现场。李双阳将水凝胶预聚体缓缓注入人工血管模具中，用手轻轻握住模具，台下评委睁大眼睛屏住呼吸，短短几分钟，一段6厘米长、直径不足6毫米，像果冻一样柔软有弹性的人造血管就制备好了。

“它的材料是水凝胶，80%是水，已通过安全性评价，而且经过测试，其强度和柔韧性等都可与天然血管媲美。更重要的是，采用的技术使得生产成本比传统的组织工程技术大大降低了，还能实现可视化。”展示完这款人工血管简单快捷的制备过程后，李双阳自信地说。

别看这段人工血管直径不足6毫米，它却有个很长的名字——可视化小口径水凝胶人工血管，是李双阳团队的重要科研成果。研究制备这样的人工血管的价值在哪里，它能解决什么问题呢？李双阳用准确生动的语言，逻辑缜密地给出了答案。

“心血管疾病是全球范围内致残和死亡的主要原因。据统计，2020年全球患病人数有5.23亿，死亡人数达1860万，死亡率居首位，甚至高于肿瘤。支架、球囊等创新治疗技术的不断发展，使许多心血管疾病患者得到了很好治疗，但心脏搭桥、血液透析等血管疾病，须通过血管置换进行治疗。用于置换的血管来源有三种：自体来源血管、异体来源血管和人工血管。自体来源血管，就是取自患者自己身体的血管，可取的量有限，且二次手术对病人伤害很大；异体来源血管可能存在严重的免疫排斥反应。因此，临床上常采用人工血管进行血管置换治疗，人工血管的需求量很大。”

目前大中口径人工血管已经应用于临床，据统计，2018年我国大口径人造血管市场需求量为每年36.9万条，市场完全由国外主导；同年直径6mm以下的小口径人工血管市场需求量为15.3万条，但在世界范围内仍没有任何一款小口径人工血管产品上市。

“人工血管的制作周期一定要短，制作过程要便捷、可定制，因为患者们等不起。”李双阳说。他从生物材料研究入手，采用人工血管技术制作的小口径人工血管产品，制备周期从1.5个月缩短至仅仅10分钟，且相较于传统的组织工程技术，其成本大幅降低。

在大赛中，李双阳带着团队，把可视化小口径水凝胶人工血管这项科研成果从一篇学术论文，逐步形成一个面向市场的商业计划，得到了专家和评委的高度认可，最终获得全国金奖。

倔强前行，医工结合

很多人认为，李双阳这样的“科研能手”一定是在高知家庭、高教育投入、众星捧月般培养出来的。而事实并非如此。

李双阳的家乡在吉林省长春市农安县的一个小村庄，父母种田的收入，甚至不够支撑他和姐姐的教育费用。小时候他是个“淘小子”，常因在学校调皮捣蛋被老师“请家长”。初中时，李双阳和班里同学打架，班主任老师把他们叫到办公室教育一番后，当场给双方家长打电话。“忘了电话里说些什么，但我清楚地记得，老师开着免提，同学的妈妈在安静的办公室接听电话，而接通我父亲电话时，传来了刺耳的噪声，那是父亲开拖拉机拉砖的声音……”

那一刻，“我好像瞬间长大了，脑子里全是父母风里雨里帮人拉砖的样子，我意识到我真不该给他们添乱，我要成为家里的顶梁柱……”

从那时起，李双阳开始发奋读书，每天学习到深夜，从班级倒数到全年级前60名。突然的逆袭招来很多质疑，“幸运的是，班主任相信我，在我情绪低落时还会叫我到她家里，给我包饺子吃。”在班主任的鼓励下，李双阳以全校第25名的成绩考进了县城最好的高中。

目睹了身边人看病难，李双阳从高中起立志学医。“希望老人看病方便点，让更多病人能得到高水平的治疗。”带着这个朴实的愿望，他高中时两耳不闻窗外事，埋头苦读三年，取得了一个比较满意的成绩，第一次感到自己的医学梦即将走进现实。

高考志愿填报表中，李双阳的5个平行志愿均与医学相关，且不服从调剂。谁料，迎接他的是人生中第一个巨大的打击——几分之差，5个平行志愿全部滑档。他没有选择复读，而是通过补录进入陕西科技大学就读造纸专业。"2014年9月，与梦想擦肩而过的李双阳离开家乡吉林来到西安，他把那颗热爱医学的种子埋在心里，并告诉自己：“以后的路那么长，只要敢拼，还是有机会的。”

本科读造纸专业的李双阳，又是如何走上医疗器械研究之路的呢？“大二，我们有一门课叫高分子材料，授课老师是天津大学研究纳米药物的，他讲课常常与自己的科研成果相结合，很吸引我。”于是，李双阳有了清晰的考研目标——天津大学化工学院高分子材料方向，他希望从医工结合的角度实现自己救死扶伤的梦想。

然而，跨专业跨学校考研有多难，只有李双阳自己知道。“高分子物理、高分子化学这样的核心学科都是从0到1自学的。从考研开始，剪了寸头，换上诺基亚手机，每天早上6：30起床，晚上11：30睡觉，雷打不动，每周五下午打篮球和健身，强健身体也放松一下身心，然后继续战斗……”

2018年，李双阳以专业排名第一的成绩考取天津大学化工学院。复试时，李双阳的导师、天津大学化工学院教授董岸杰就对他印象深刻：“他一旦确立目标，就全力以赴，非常有潜力。”

加入导师董岸杰的课题组后，他开始接触生物医用材料的研究，研究方向之一是做抗凝血涂层材料，它可以阻止血液在血液接触型器械表面发生血栓。“这对我是一个全新的领域，但因为和医学相关，我充满了求知欲。”

为了让他早日发表论文，导师鼓励他和师姐合作去做一个抗凝血涂层的项目。没想到不到两周时间，他就把数据都做好了。第二年他就发出了第一篇SCI论文。

可视化小口径水凝胶人工血管的诞生

2020年，天津市胸科医院给董岸杰教授发来邮件，谈到人工血管在心脏搭桥中的必要性，询问能否在抗凝涂层基础上，在6毫米以下人工血管方面寻求突破。“心脏搭桥，需要小口径血管，现在我们做心脏搭桥手术，是要取患者自己体内的血管，比如说腿部大隐静脉，患者又多遭一茬罪。”天津市胸科医院心外科赵丰主任说。

李双阳对此产生浓厚的兴趣，疯狂查阅各种文献。他发现，理想的人工血管既要能与人体的血液和组织相容，还要有一定强度不易变形，又要具有类似于天然血管的自愈合能力、保持在人体内长期性能稳定，等等。

已经商业化的大口径人工血管使用的聚氨酯、聚四氟乙烯等材料，采用组织工程技术，制作周期长、质量不可控，放到人体内容易形成免疫排斥反应。可不可以换一个思路，用新材料去生成人工血管呢？

李双阳尝试用所在课题组一直在研究的水凝胶作为人工血管材料：“这种材料能提供合适的力学强度，且生物相容性好，可降低生物体免疫排斥反应。”"有学者也曾尝试用水凝胶材料，但只设计了单层结构，效果不好。

李双阳创造性提出双层水凝胶的想法，并且创造性地提出双层水凝胶的概念。可是一做实验，两个新的问题暴露出来了。

“6毫米以下人工血管就好比一条窄路，稍有不慎就容易造成拥堵，血液流通不畅，极易造成血栓。这种水凝胶遇到生物体内的组织液后体积变大，导致血管变窄，反而容易发生血栓。”

同时，不同血压下，血管扩张程度是不一样的。“比如，随着血压升高，天然血管扩张了10%，人工血管还一动没动，就会导致衔接的地方产生不一致，这个时候就会造成吻合口狭窄，最先形成血栓，积少成多，导致血管堵塞。”

这两大问题就像两块巨石挡在李双阳的面前。他用化学交联剂把内层水凝胶溶胀率降到最低，以防止体积扩大，外层则选用了大强度水凝胶，通过不断调整配方、用量，来找到与天然血管相匹配的力学强度。在长达一年多的时间里，李双阳研精竭虑，反复试验，几乎把所有的力气都用在搬开这两块巨石上。“早上6点多到实验室，抬头看时间已经是夜里两三点。那段时间身体消耗非常大，但每天早上一醒来想想今天要做的事情正无限接近成功，就很激动，恨不得马上动手做。”李双阳说。

最终，巧妙的解决办法真的让李双阳找到了。他将抗凝血的两性离子水凝胶层当作血管的内壁，使其管腔具有超亲水性和比天然血管内皮表面更佳的超润滑性，“蛋白质等都附着不上去”，避免了管壁血栓的形成。同时，利用大强度水凝胶作为人工血管的外层，使其具有很好的顺应性和缝合强度，且在长期使用中不易变形或扭折成角，针穿刺后不渗血。

在李双阳的第二导师黄平升的帮助下，这种人工血管还实现了在核磁成像下的可视化，意味着它一旦进入临床应用，可实现无创、无放射性地对植入后的人工血管形态进行精准监测，大幅度减少对患者的伤害，提高检查效率。

推向临床

在这项首创性科研成果研发过程中，李双阳发表了15篇SCI论文，博士提前毕业，朋友们羡慕他的创新能力，建议他沿着创新的路走下去。但他始终认为，得把创新成果从书架上搬到货架上，让老百姓用得上，这才叫“把论文写在祖国大地上”。

人工血管一研制出来，李双阳就开始紧锣密鼓地筹备大动物实验。

2022年冬天的一个晚上，天津市胸科医院心血管疾病研究所里，手术室的无影灯下面，颈动脉上移植了一段人工血管的巴马猪在手术台上接受最后一次检查。移植半年、一年、一年半时，对血管通畅率、血小板附着情况、排异等多项指标的显示效果非常好。这一天已满两年，李双阳站在多普勒超声检测仪屏幕前，看到血管通畅性良好，内心激动不已。医生们之前发现的一些问题，比如人工血管偏硬，缝合时针眼位置容易出血等，也有所改善。至此，小口径人工血管离临床应用更近了一步。

“动物实验还要继续做，我们要把它的所有缺点都找到，医学和工科像这样在一起讨论交流，可以解决许多医学上多年解决不了的难题。”天津胸科医院赵丰主任坦言，究竟这个小口径人工血管能不能真正用于人体，谁都没有十足的把握。“这注定是一项漫长的事业，但就目前动物实验结果来看，未来是十分光明的。”李双阳对此深信不疑。

创新成果转化需要资金的注入，需要公司的力量。2021年，李双阳就带领学弟学妹组建团队，成立天津心衢生物科技有限公司，申报了4项国家专利。

在创新创业大赛中，团队不断完善商业计划书，深度研究了公司的运营模式、产品市场、国内国外竞品、产品适应症、行业痛点等一系列问题。最终不仅拿到国家金奖，还引来多位投资人的关注。

现在，李双阳的创业团队不同学科背景交叉融合、优势互补，研发出用于血液接触材料表面的长效抗凝血涂层、具有自愈合功能的仿生人工血管以及心包防粘连补片等一系列产品，团队最大的愿望就是实现若干技术市场化，把小口径人工血管真正推向临床。

同时，李双阳也深知：“创业是九死一生的事，创业者需要有种破釜沉舟的特质。”他抱着理想开创公司，排除万难推动公司发展。在公司运营中，李双阳要从头学起的东西源源不断地出现，医疗器械繁杂的审批程序，公司财务、管理、用人等要面面俱到。这些都难不倒他，最难的是要考虑生存和发展的问题。

2023年5月，天津市天开高教科创园邀请李双阳团队作为首批企业？驻园区，团队有了宽敞的办公环境和更多的政策扶持。但医疗器械的研发成本、漫长的动物实验、繁杂的审批流程，仍使李双阳和团队面临不少挑战。“投资方看中我们的创新成果，又会觉得团队不够成熟，不断开出苛刻的投资条件，其中进退分寸如何把握、如何获取投资又不让公司损失太多，是最难的。”

“小口径人工血管最大的需求是心脏搭桥，以天津胸科医院为例，一年心脏搭桥的患者约有上千例，一个患者所需要的血管的根数平均是2.5根。全国范围内一年的小口径人工血管需求将至少达到十几万根。”李双阳对产品信心十足，他认为产品面对的是一片蓝海。他希望投资人也有同样的信心，支持公司走得更远，让更多科技成果转化为新质生产力。

2024年9月20日，李双阳作为心衢科技创始人来到天津经济技术开发区第一中学，带领高一年级学生展开了一场关于“人工血管”的奇妙之旅。“哪位同学认真观察过心跳？”讲座伊始，他用这个问题成功引发了同学们的兴趣。从心脏引申到血管，再到小口径人工血管的需求以及研究中存在的问题……李双阳深入浅出地讲述着，他真心希望未来有更多人对此产生兴趣，不断解决医学难题。

（兰兴邦同学对此文亦有贡献）

责任编辑：朴添勤