生物醫(yī)學(xué)材料研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢綜述

張博文

【摘 要】在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，生物醫(yī)學(xué)材料已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。醫(yī)學(xué)科技領(lǐng)域的不斷更新，使各種新的醫(yī)學(xué)材料被研制出來。生物醫(yī)學(xué)材料具有較高科技含量，多用于組織工程領(lǐng)域中，也促使生物醫(yī)學(xué)材料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本論文針對生物醫(yī)學(xué)材料研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢以綜述。

【關(guān)鍵詞】生物醫(yī)學(xué)材料；研究現(xiàn)狀；生物活性；發(fā)展趨勢

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新型生物醫(yī)學(xué)材料被研制出來，并在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得應(yīng)用。到2000年為止，在全世界高達1600億美元的醫(yī)療市場中，醫(yī)用生物材料所占比率已經(jīng)達到了一半，且以20%的增長速度遞增。二十世紀80年代是新型生物醫(yī)學(xué)材料輩出的時代，進入到二十世紀90年代，以珊瑚為原材料的骨移植材料、人工皮膚、豬心臟瓣膜在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中得以應(yīng)用。二十世紀，美國采用新型聚氨酯材料研制出人造血管。中國在生物醫(yī)學(xué)材料的研制方面起步較晚，但是應(yīng)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域需要而對各種生物醫(yī)學(xué)材料有所應(yīng)用。隨著國家對生物醫(yī)學(xué)材料研究的重視，國家開始啟動醫(yī)學(xué)生物材料項目，并將生物醫(yī)學(xué)材料納入到優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)當中[3]。在中國的“十二五”規(guī)劃中，還特別指出要將重點發(fā)展新型口腔植、人工關(guān)節(jié)、新型人工血管、人工心瓣膜以及各種人工修復(fù)材料等等生物醫(yī)學(xué)材料。

一、生物醫(yī)學(xué)材料研究現(xiàn)狀

（一）金屬生物材料

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，醫(yī)學(xué)金屬材料是較早采用的，且應(yīng)用材料非常廣泛，包括不銹鋼材料、鈦合金材料等等。其中，不銹鋼材料具有較強的耐腐蝕性，因此應(yīng)用效果非常好。由于人體內(nèi)為較為復(fù)雜的電解環(huán)境，隨著316L不銹鋼的應(yīng)用，解決了這一問題，但是，卻不具備生物相容性。鈦合金具有良好的耐腐蝕性和生物相容性，具有一定的生物材料強度。鈦合金的抗拉強度介于500兆帕至1100兆帕之間，使鈦合金的彈性與人體的骨骼彈性更為接近，以使材料植入到人體后，與人的骨骼更為匹配。

（二）高分子生物材料

醫(yī)用高分子材料的出現(xiàn)，使得醫(yī)用材料可以用于對損傷的人體器官以修復(fù)，以增強器官的恢復(fù)功能。目前所使用的醫(yī)用高分子材料分為可生物降解和非降解的高分子材料?？缮锝到獾母叻肿硬牧现踩肴梭w后，可以降解被為對人體無毒無害的CO2、H2O等對人體不會產(chǎn)生刺激性的物質(zhì)。可生物降解的高分子材料可以是膠原蛋白或者纖維蛋白等等天然材料，也可以是聚乳酸等人工合成高分子材料。非降解的高分子材料屬于是惰性的高分子材料。聚乳酸在醫(yī)學(xué)生用于外科縫合線和藥物釋放的載體。由于其具有可降解性能，當傷口愈合后，就會被人體組織吸收。聚乳酸可以在降解的過程中，將藥物釋放到人體中，使藥物發(fā)揮作用。

（三）復(fù)合生物材料

復(fù)合生物材料用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中已經(jīng)獲得了長足發(fā)展，但是，由于材料植入人體后，會對人體的生理環(huán)境產(chǎn)生抵抗力，因此會存在一些問題有待進一步研究。目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中所采用的復(fù)合生物材料包括有三類，即生物陶瓷復(fù)合材料、金屬基醫(yī)用復(fù)合材料和高分子復(fù)合材料。生物陶瓷復(fù)合材料植入到生理環(huán)境中后，并不會產(chǎn)生毒性反應(yīng)，且具有良好的生物活性和生理環(huán)境相容性。金屬基醫(yī)用復(fù)合材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用，金屬具有單一的生物活性，可以采用生物涂層技術(shù)，以提高金屬表面的耐磨性和生物相融合。高分子復(fù)合材料是一種接近人體自然骨骼的高分子復(fù)合材料。人體骨骼本身就是一種層狀的復(fù)合材料，采用這種復(fù)合材料替代，雖然可以起到治療作用，但是其韌性明顯要低于人體自然骨骼。

（四）無機非金屬生物材料

無機非金屬生物材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性，主要包括生物活性陶瓷和惰性的無機材料。生物活性陶瓷材料主要用于關(guān)節(jié)、牙齒等等的硬組織修復(fù)。但是，該種材料不會與人體的活體組織結(jié)合，從而影響治療效果。惰性的無機材料以醫(yī)用碳素材料為主。該種材料具有較高的耐磨性，韌性和強度都非常高，特別是具有良好的抗疲勞性，可以與人體自然骨骼相匹配。骨骼損傷者選擇這種材料可以獲得良好的治療效果[2]。此外，醫(yī)用碳素材料在人體的生理環(huán)境中并不會產(chǎn)生毒副作用，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和人體親和性，且具有抗血栓性和抗溶血性。如果對患者執(zhí)行人工心臟瓣膜手術(shù)，醫(yī)用碳素材料是優(yōu)先選擇的材料。

二、生物醫(yī)學(xué)材料研究的發(fā)展趨勢

生物醫(yī)用材料的發(fā)展進程中，從簡單的結(jié)構(gòu)模仿發(fā)展為組織誘導(dǎo)再生，使生物醫(yī)用材料的單一性能逐漸向綜合性能發(fā)展。簡單的結(jié)構(gòu)與外觀的仿制，向智能化仿生發(fā)展，使材料的應(yīng)用已經(jīng)與現(xiàn)代的醫(yī)療技術(shù)融合，并共同發(fā)展。根據(jù)目前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展程度，生物醫(yī)用材料的研究空間還很大，并會涉及到多種學(xué)科，包括材料學(xué)、工程學(xué)、控制論以及生物技術(shù)等等，這些學(xué)科都會對生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生推動作用。特別是各種新技術(shù)、新方法的應(yīng)用，將生物技術(shù)引入到智能化發(fā)展的思路，使生物材料不再局限于實驗室研究，而會在臨床上得以廣泛應(yīng)用，以為醫(yī)療做出貢獻。

結(jié)論

綜上所述，生物醫(yī)學(xué)材料屬于是交叉學(xué)科，為材料學(xué)和醫(yī)學(xué)等等多種學(xué)科相互結(jié)合而形成。作為一門應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的新興學(xué)科，所研制的是用于醫(yī)學(xué)組織工程領(lǐng)域的各種新型的人工材料。根據(jù)技術(shù)含量的不同，生物醫(yī)學(xué)材料可以被劃分為金屬生物、高分析生物、復(fù)合生物和無機非金屬生物材料。隨著生物醫(yī)學(xué)材料研究的發(fā)展，使得生物醫(yī)用材料智能化發(fā)展。

參考文獻：

[1]李慧.生物醫(yī)學(xué)材料研究現(xiàn)狀及進展[J].臨床醫(yī)學(xué)工程，2012，19（11）：2081-2082.

[2]馬捷，李蓉，王英華，孟繁敏，王淼，李明霞.淺析國內(nèi)外生物醫(yī)學(xué)材料專利技術(shù)發(fā)展趨勢[J].中國醫(yī)藥生物技術(shù)，2011，6（06）：466-470.