生物材料的发展现状与展望_综述_汤顺清
2023年生物新材料行业市场分析现状
2023年生物新材料行业市场分析现状生物新材料行业是指利用生物资源、生物技术和生物工程技术，以及化学、物理、材料科学等相关学科的理论和方法，研究和开发新型生物材料的一门学科，其市场潜力巨大。
目前，该行业正处于高速发展阶段，具有很大的市场前景。
首先，生物新材料在环保领域具有广阔的应用前景。
由于目前化石能源被广泛使用，对环境造成了严重的污染。
生物新材料通过可再生资源生产，能够降低环境污染，减少对地球资源的压力。
例如，生物可降解塑料可以替代传统的塑料制品，大大减少了塑料污染。
此外，生物纤维材料、生物燃料等也有着广泛的应用前景。
其次，生物新材料在医疗健康行业也有很大市场需求。
随着人口老龄化的加剧，人们对健康生活和医疗服务的需求也越来越大。
生物新材料能够广泛应用于医疗器械、医药辅料等领域，提高医疗器械的性能和安全性。
例如，生物陶瓷材料可以用于人体关节植入物，提高人体关节的生物相容性和使用寿命。
此外，生物感应材料、生物仿生材料等也有着广泛应用前景。
此外，在农业和食品行业，生物新材料也有着重要的市场需求。
生物新材料可以应用于农药、兽药、饲料等领域，提高农产品的品质和生产效率。
例如，生物农药可以替代化学农药，降低对环境和人类健康的危害。
同时，生物新材料还可以应用于食品添加剂和功能食品等领域，提高食品的安全性和营养价值。
然而，生物新材料行业在发展中还面临一些挑战。
首先，生物新材料的研发和生产成本相对较高，降低成本是当前行业面临的难题。
同时，生物新材料的生产技术仍需不断创新和完善，提高生产效率和产品性能。
此外，相关政策的支持也是生物新材料行业发展的关键。
政府应出台扶持政策，引导企业加大研发投入，促进行业的快速发展。
综上所述，生物新材料行业市场潜力巨大，具有广阔的应用前景。
随着环境保护和健康意识的提高，对生物新材料的需求将进一步增加。
同时，行业也面临一些挑战，需要各方的共同努力，推动生物新材料行业的持续发展。
生物材料技术的发展现状与未来趋势分析
生物材料技术的发展现状与未来趋势分析随着科学技术的迅速发展，生物材料技术正成为医学和生物学领域的一项重要研究方向。
生物材料技术是指通过运用工程学的原理和方法，研制出与生物体相容性良好、能够被生物体接受和有效利用的材料。
通过生物材料技术，人类可以开发出更先进、更可靠的医疗器械和材料，促进人体健康的发展。
本文将对生物材料技术的发展现状和未来趋势进行分析和展望。
首先，生物材料技术的发展现状。
近年来，随着生物学、材料科学和医学的交叉融合，生物材料技术得到了快速发展。
生物医学领域的巨大需求催生了许多创新型的生物材料，如生物陶瓷、生物塑料、生物胶等。
同时，生物材料的研究也推动了医学器械的更新换代，使得手术治疗水平得到了大幅提升。
目前，生物材料技术已广泛应用于骨科、心血管科、牙科等医学领域，取得了显著的成功。
例如，金属骨钉和生物陶瓷假体等生物材料产品，显著改善了骨折患者的康复效果；人工心脏瓣膜和血管支架等生物材料装置，极大地提高了心血管疾病的治疗效果。
其次，生物材料技术的未来趋势。
随着科技的进步，生物材料技术在未来将继续发展壮大。
一方面，生物材料的研究将更加注重医用材料的生物相容性和功能性。
传统的生物材料主要考虑材料的力学性能和稳定性，但随着人们对生物体组织和生理反应的深入理解，未来的生物材料将更注重与生物体相互作用的能力。
例如，研发更具精确控制功能的生物材料，能够刺激和指导组织再生，促进修复和愈合过程。
另一方面，生物材料技术将与生物纳米技术、生物打印技术等前沿技术相结合，探索出更多的创新应用。
生物纳米技术可以将生物材料的微观结构精确设计，从而提高其性能和功能；生物打印技术可以将生物材料以三维方向精确配制成所需形状，实现更高效率的生物组织修复和再生。
综上所述，生物材料技术作为一门交叉学科，正为医学和生物学领域的发展做出重要贡献。
生物材料技术已经在医疗器械和材料方面取得了显著成就，并有望在未来继续发展壮大。
未来的生物材料将注重其与生物体的相互作用能力，以实现更精确和有效的医疗治疗效果。
中国生物基材料行业发展现状全景分析及未来前景预测
中国生物基材料行业发展现状全景分析及未来前景预测生物基材料是以天然生物资源为原料制备而成的材料，具有可再生、可降解、环保等优势。
目前，中国的生物基材料行业已经进入快速发展阶段。
根据市场研究机构的数据，中国生物基材料市场规模已超过1000亿元，并以20%的年均增速持续增长。
生物基材料被广泛应用于医疗器械、制药、食品包装、纺织品等多个领域，具有巨大的市场潜力。
在医疗领域，生物基材料被广泛应用于医疗器械、人工器官等产品的制备。
当前，中国人口老龄化加剧，医疗需求增长迅速，这为生物基材料的应用提供了巨大机会。
同时，生物基材料具有良好的生物相容性和可降解特性，可有效降低手术并发症风险，提高治疗效果。
因此，生物基材料在医疗领域的应用前景广阔，未来有望进一步推动行业的发展。
在环保领域，生物基材料可以取代传统的塑料、纤维材料，降低对环境的污染。
同时，生物基材料的可降解性可以减少废弃物的排放，符合可持续发展的理念。
中国政府对环境污染治理的力度不断增加，对生物基材料的需求也在不断提高。
因此，生物基材料在环保领域具有广阔的市场前景，未来有望取得重要发展。
在食品包装领域，生物基材料可以取代传统的塑料包装材料，降低食品安全风险。
生物基材料具有良好的可降解性和生物相容性，可以减少包装对食品的污染和危害，提高食品质量和安全性。
中国食品行业迅速发展，对食品包装材料的需求量巨大，生物基材料在该领域具有重要的市场机遇。
未来，随着技术的进步和市场需求的快速增长，中国生物基材料行业有望进一步发展。
首先，随着人们对环保问题的重视，生物基材料的市场需求将持续增加。
其次，生物基材料在医疗、环保、食品包装等领域的应用前景广阔，未来市场空间巨大。
同时，政府对生物基材料行业的支持力度增加，将为行业发展提供更多的机会和政策支持。
综上所述，中国生物基材料行业在技术、市场和政策支持等方面都具备良好的发展条件。
未来，生物基材料行业有望继续保持快速增长，成为中国经济发展的重要支撑点。
生物材料的研究现状与应用前景
生物材料的研究现状与应用前景生物材料作为一种新型的材料具有很高的热点与前景。
它是由生物体内提取的材料，包括组织、骨骼、胶原蛋白等。
目前，生物材料已在很多领域得到了广泛的应用，如医用、食品、日化等领域。
在本文中，我们将从研究现状与应用前景两个方面对生物材料进行探讨。
一、研究现状1．生物材料的来源生物材料的来源主要有两种：一种是天然的生物材料，另一种是通过生物工程技术人工合成的人工生物材料。
天然的生物材料包括植物、动物等，其中最常见的就是组织。
组织是由细胞和基质组成的，在细胞内含有很多重要的生物分子，包括DNA、RNA、蛋白质等。
组织中的骨骼、肌肉等也具有很高的药用价值，被广泛用于治疗骨质疏松、瘢痕修复等领域。
人工合成的生物材料可以通过生物工程技术来实现。
比如在某些领域中，人们利用生物工程技术合成天然物质，化学结构与天然纯度相同，性质稳定，可广泛应用于肉制品中、食品改善剂，以及制药工业等领域。
2．最新进展生物材料是个新兴的领域，近年来在其研究方面取得了很大进展。
以隆胸手术为例，医生使用的硅胶植入物被发现出现破裂及乳房硬化的问题，患者又怕使用不安全的生物材料，因此，科学家通过利用脂肪细胞来自体组织修复硅胶植入物，发现植入物的寿命比硅胶植入物长，还会产生免疫反应等问题。
这表明生物材料应用于医学领域在未来有广阔的发展空间。
另外，在食品领域，虽然合成材料会产生一些风险，但生物材料用于食品中是一种很好的选择。
一些科学家已经开始研究生物纤维结构和蛋白质质量，利用生物工程技术提取分析、滋味强的材料，明显改善了肉制品的观感、口感、营养和安全性等问题。
3．应用前景生物材料的应用前景非常广泛，主要是医学、食品、制药、日化等领域，具有很好的发展潜力。
有些生物材料已经问世，所以生物材料有很好的市场准入挑战。
目前，人们主要研究生物材料在医学领域的应用，在未来食品、日化等领域会更加注重。
对于医学领域，生物材料具有良好的细胞应用潜力。
生物材料科技的发展现状与未来趋势分析
生物材料科技的发展现状与未来趋势分析随着科技的飞速发展，生物材料科技也逐渐成为一个备受关注的领域。
生物材料科技是指利用生物学的原理和技术，以及化学、物理等交叉学科的知识，研究和开发新型的生物材料。
这些生物材料具有良好的生物相容性和功能特性，可以应用于医疗、能源、环保等领域。
本文将分析生物材料科技的发展现状以及未来的趋势。
一、生物材料科技的发展现状生物材料科技领域目前已经取得了一些重要的成果。
在医疗领域，生物材料被广泛应用于人工心脏瓣膜、人工骨骼、人工器官等方面。
生物材料科技的发展使得这些医疗设备更加安全可靠，并且提高了患者的生活质量。
同时，在能源领域，生物材料科技也扮演着重要的角色。
生物材料可用于制造高效能量存储装置，如生物电池和生物燃料电池。
这些装置可以帮助减少对传统化石燃料的依赖，从而减少对环境的污染。
生物材料科技的发展离不开新材料的研发。
纳米材料作为生物材料科技领域的一项重要发展方向，具有独特的结构和性能。
纳米材料的应用可以提高生物材料的强度、延展性和稳定性。
此外，纳米材料的应用还能够提供更大的表面积，从而增强生物材料与周围组织的相互作用，有助于组织再生和修复。
二、生物材料科技未来的趋势未来，生物材料科技有望取得更大的突破和进展。
首先，生物仿生材料将成为一个重要的研究方向。
仿生材料是模仿生物界的结构和功能特性来设计和制造的一种材料。
通过仿生材料的应用，可以实现生物材料的更好适应性和生物相容性。
例如，在组织工程领域，仿生材料可以用于构建具有类似于自然组织结构的人工组织，有望在器官移植和再生医学等方面发挥重要作用。
另外，生物材料科技在可持续发展方面也有巨大的潜力。
目前，环境污染和资源短缺等问题亟待解决。
生物材料科技可以通过利用可再生资源或生物降解材料，来降低对环境的影响以及提高材料的可持续性。
例如，可再生能源材料的研发可以帮助我们更好地利用太阳能、风能等资源，减少对化石能源的依赖，从而实现绿色能源的可持续发展。
生物材料的研究现状与发展
生物材料的研究现状与发展一、简述生物材料作为当今科研领域中极具潜力的新型材料，已经成为解决人类健康、环境危机和资源短缺等重大问题的重要途径之一。
随着生物技术、纳米技术和新材料研究技术的迅速发展，生物材料的研究现状迎来了空前的繁荣。
在生物材料的种类方面，涵盖了天然高分子材料、合成高分子材料和生物降解材料等多种类型。
天然高分子材料因其良好的生物相容性和生物活性而受到广泛关注，例如透明质酸、胶原蛋白等。
天然高分子材料在力学性能、耐热性和加工性能等方面存在一定的局限性。
研究者们积极开发具有高性能和高稳定性特点的合成高分子材料。
这些材料不仅能够模拟天然聚合物的生物活性，同时还能提高材料的力学性能、耐磨性和耐化学性。
聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)和聚羟基丁酸(PHO)等合成高分子材料在生物医药领域得到了广泛应用。
传统的生物材料在发展和应用过程中仍然面临着众多挑战。
许多生物材料在人体内可能会产生不良反应，如免疫反应、过敏反应等，限制了其临床应用。
环境污染和可持续发展问题也日益凸显，亟需开发更加环保和可再生的生物材料。
针对不同疾病的治疗需求，科学家们还需要深入研究生物材料的表面改性、可控释放和作用机制等问题。
1. 生物材料的重要性与广泛应用生物材料作为人体器官移植的替代品，对于那些病患无法进行器官移植的患者来说具有巨大的实用价值。
生物材料可以作为心脏起搏器、人工关节等医疗器械的优良材料；还可以用于组织工程，如人工皮肤、骨骼、软骨及血管等。
在药物控制释放领域，生物材料也具有广泛的应用前景。
生物材料可以作为药物载体，实现缓释、靶向递送等功能，从而提高药物的疗效和降低副作用。
随着人们生活水平的提高及老龄化问题的加剧，对功能性生物材料的需求也日益增加。
市场上已有多种骨钉、牙科植入物及人工皮肤等产品，这些产品通过利用生物材料满足了患者的需求，并提高了生活质量。
生物材料的重要性和广泛应用体现在生命科学、医学以及人们日常生活等多个领域，为人类健康和生活质量的提升做出了巨大贡献。
生物材料的研发与应用前景
生物材料的研发与应用前景生物材料是一种基于生物学的工程性材料，它可以被用来设计和构造各种医疗器械、人工器官、药物传递系统等等。
在过去的几十年里，生物材料的研发取得了巨大的进展，并在医疗领域得到了广泛的应用。
本文将探讨生物材料的研发现状以及未来的应用前景。
一、生物材料的分类及制备方法生物材料可以根据其来源和性质进行分类。
根据来源，生物材料可以分为天然生物材料和合成生物材料。
天然生物材料包括动物组织、微生物产物等，而合成生物材料则是通过人工合成的化合物。
根据性质，生物材料可以分为可降解和不可降解两种。
可降解的生物材料可以在体内逐渐降解并被代谢掉，而不可降解的材料则需要经过手术或其他方式进行去除。
生物材料的制备方法也有多种。
其中，最常见的是在实验室中通过化学反应合成合成生物材料。
此外，还可以利用生物工程技术将细胞培养在基质上，生成3D打印组织工程，进而制备出具有特定功能的生物材料。
二、生物材料在医疗领域的应用1. 人工器官生物材料在人工器官领域的应用是目前最为广泛的。
例如，通过使用生物材料可以制造出具有可降解性的心脏瓣膜，用于修复破裂或衰竭的心脏瓣膜。
此外，生物材料还可以用于制造假肢、人工关节等等。
2. 药物传递系统生物材料还可以用于设计和构造药物传递系统，以实现精确的靶向药物传递。
通过将药物包裹在特定的生物材料中，可以延长药物的释放时间，并减少副作用。
例如，纳米粒子作为一种生物材料，可以作为药物载体，将药物精确传递到肿瘤组织中，从而提高治疗效果。
3. 组织工程生物材料在组织工程领域的应用也十分重要。
通过将细胞培养在生物材料基质中，可以构建出具有特定功能的组织，如皮肤、骨骼等。
这为组织和器官的再生提供了新的途径。
三、生物材料的发展趋势当前，生物材料的研发正朝着更高性能和更广泛应用的方向不断发展。
一方面，研究人员致力于提高生物材料的生物相容性和稳定性。
这包括减少生物材料对机体的免疫反应，提高生物材料的降解速度和代谢途径等。
2024年生物基材料市场分析现状
2024年生物基材料市场分析现状1. 引言生物基材料是一种由天然有机物或生物合成的材料，具有良好的生物相容性和可降解性，广泛应用于医疗、农业和环保等领域。
本文将对当前生物基材料市场进行分析，并探讨其发展趋势。
2. 市场规模根据市场研究报告，生物基材料市场在过去几年中呈现稳步增长的态势。
2019年，全球生物基材料市场规模达到XX亿美元，预计到2025年将达到XX亿美元。
主要驱动市场增长的因素包括医疗行业的快速发展、环保意识的增强以及消费者对绿色可持续产品的需求增加。
3. 应用领域生物基材料在多个领域具有广泛应用。
在医疗行业中，生物基材料被用于生物医学器械、组织工程和药物传递系统等方面。
随着人口老龄化趋势的加剧，生物基材料在医疗领域中的需求将进一步增加。
农业领域也是生物基材料的重要应用领域，例如生物肥料和土壤增强剂。
此外，生物基材料还被广泛应用于环境保护领域，例如废物处理和水处理。
4. 主要产品类型生物基材料市场主要包括聚乳酸（PLA）、生物基塑料、生物纤维和生物膜等产品类型。
其中，聚乳酸是最常用的生物基材料之一，由于其良好的可降解性和生物相容性，被广泛应用于医疗和包装行业。
生物基塑料是另一个重要的产品类型，具有与传统塑料相似的性能，但更加环保。
生物纤维和生物膜在农业和环保领域中具有重要的应用。
5. 地区分析从地区分析来看，北美地区是生物基材料市场的主要消费地区，占据全球市场份额的XX％。
欧洲和亚太地区也是重要的市场，受益于医疗和环保行业的快速发展。
拉丁美洲和中东地区尽管市场份额较小，但在未来几年有望快速增长。
6. 发展趋势未来几年，生物基材料市场将呈现以下几个发展趋势： - 创新技术的推动：新的生物基材料开发和改进技术的出现将带动市场的增长。
- 注重可持续发展：消费者对环保产品的需求增加将促使生物基材料市场进一步发展。
- 医疗技术的进步：随着医疗技术的不断进步，生物基材料在医疗行业中的应用将得到进一步扩展。
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生物材料的发展现状与展望(综述)汤顺清, 周长忍, 邹 翰(暨南大学生物医学工程研究所,广东广州510632)[摘 要] 概述了生物材料发展的三阶段,即惰性生物材料阶段(替代修复)、生物材料生物化阶段、组织工程支架材料阶段.指出目前组织工程的研究为生物材料提供了极大的发展机会:人们在可降解吸收生物材料研究方面取得了越来越多的成绩,认为天然可降解高分子材料是组织工程用支架材料研究的重点.同时现阶段克隆技术等也为生物材料及组织工程的发展提出了挑战.[关键词] 组织工程; 生物材料; 降解; 吸收[中图分类号] R318.08 [文献识别码] A [文章编号] 1000-9965(2000)05-0122-04 生物材料的定义很多,归纳起来可理解为生物材料是一类用于人工器官、修复、理疗康复、诊断、检查、治疗疾病等医疗保健领域,对人体组织、血液不致产生不良影响的功能材料[1].生物材料的发展已经有非常长的历史,自人类认识了解材料起,就有了生物材料端倪.早在公元前3500年,古埃及人就利用棉花纤维、马鬃做缝合线;16世纪开始用黄金板修复颚骨,陶材做齿根;用金属固定内骨板以及用金属种植牙齿等.随着医学以及材料学的发展,尤其是新型材料的研究开发成功,如20世纪40年代高分子材料的大力发展,为生物材料的研究与应用提供了极大的发展机会.目前可以说从人体天灵盖到脚趾骨、从内脏到皮肤,从血液到五官,除了脑以及大多数内分泌器官外,都可用人工器官来代替.医学水平的提高以及人类生活质量的改善,也促进了生物材料的发展.作者根据发展水平和产业化状况,把生物材料分为三个发展阶段:一惰性生物材料,即材料与组织细胞无界面作用;二生物材料的生物化,即材料与组织细胞亲和性改善,关注界面间的相互作用;三组织工程支架材料,不仅关注材料与组织细胞的亲和性,还关注材料本身的成型、力学性能和降解能力.下面分别讨论这三个阶段生物材料的研究状况和发展前景.1 惰性生物材料惰性生物材料是指对人体组织化学惰性,其物理机械和功能特性与组织匹配,使材料在应用过程中不致产生不利于功能发挥和对其它组织影响的反应,特别是与组织接触或短(长)时间不产生炎症或凝血现象,无急性毒性或刺激反应,一般无补体激活产生的免疫反应[2]的一类功能材料.这类材料的应用基于对材料本身性能的全面了解,是人类最早、最广泛应用的生物材料.目前惰性生物材料主要品种有金属材料、非金属材料、有机高分子材料以及复合材料.金属材料主要集中在不锈钢、钛、金、银等基体金属及钴、镍、银-汞合金;非金属材料主要有氧化铝、氧化锆、氧化硅、氧化镁、氧化钛、铝酸钙等陶瓷材料;有机高分子材料品种多,应用最为广泛,它有聚乙烯、聚丙烯,聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚氨酯、硅橡胶、天然橡胶、碳纤维、聚砜纤维、聚丙烯中空纤维、吸附树脂等;复合材料主要有纤维增强聚合物材料或金属-陶瓷复合材料[3].这些材料可用于人工血管、人工角膜、人工瓣膜、人工心脏及心脏辅助设备、心脏补片、人工晶状体、人工中耳骨、人工食道、喉、乳房、肾、肝、胰、胆道、输尿管、阴茎、皮肤、承力骨、颅骨、关节,以及医疗辅助设备如医用插管、输液管、输血管、手套、避孕套、绷带、止血海绵、组织黏结剂等.[收稿日期] 2000-09-15[作者简介] 汤顺清(1968～),男,湖北监利人,副研究员,博士.第21卷第5期2000年10月 暨南大学学报(自然科学版) Journal of Jinan University (Natural Science ) Vol .21No .5 Oct .2000 材料表面的钝化也是惰性生物材料的研究内容,表面钝化的内容是在材料表面覆盖白蛋白,抑制血小板在基材上的沉积,使凝血反应难以发生,或设计类金刚石表面,使材料表面不会引起任何细胞毒素作用、溶血作用和补体激活现象,另外该表面具有机械、热、化学和生理环境下的稳定性优点,可望成为最有发展潜力的惰性生物材料[4]. 随着医学水平的提高以及人们生活质量的改善,惰性生物材料的应用会向更高层次———生物化或组织工程化生物材料过渡.但就目前商品化和普及应用水平看,尤其是医学的目的从治病救人转轨到预防保健过程中,需要大量常用人工器官和生物材料为主体的医疗器械,使惰性生物材料在相当长一段时间内占统治地位是研究开发的重点.2 生物材料的生物化随着材料科学、医学的发展,以及先进仪器设备的发明,带动了生物材料的发展.集中表现在发现新型生物材料,以及更多关注惰性生物材料所制成的人工器官和医疗器械在使用过程中与组织或血液产生的界面反应.新型生物材料有代表性的成果是20世纪70年代发现的钙磷系玻璃陶瓷,如羟基磷灰石、β-磷酸三钙、珊瑚等[5].这类材料具有与人体骨组织的无机成分有类似的化学组成,材料抗压、抗折强度与人骨接近[6],植入后与组织亲和性良好,同时有降解作用并诱导成骨细胞(加诱导因子如B MP )的长入[7],使植入组织骨化,一段时间后植入组织转化为正常组织等特点,也即材料在使用过程中逐渐生物化.另一个研究重点是惰性生物材料的生物化-即在不破坏原有材料性能的基础上,通过表面改性设计使材料在长期使用过程中与细胞亲和性好,不产生炎症、凝血、畸变、甚至癌变等反应.研究的重点是抗凝血材料的设计与制备.抗凝血材料设计思路有以下五点:(1)在惰性生物材料表面引入活性药物如肝素、尿激酶、前列腺素等或类肝素化[8～11],这种生物化方法的关键是以物理或化学方法引入这些高抗凝血活性物质,材料在使用过程中表面维持一定量的抗凝血活性药物;(2)表面接枝亲水性分子链[12～13],是蔬水高分子生物材料生物化的一大内容,主要在表面接枝PEO 或甲基丙烯酸羟乙酯等亲水链,使材料在体液或血液环境中表面完全亲水.(3)设计表面微相分离结构也是材料生物化的内容,微相分离是血管壁内皮的结构特征,即亲水糖链和蔬水脂质体形成两相镶嵌结构,模仿这类结构可望改善材料的抗凝血性.目前主要通过共混或共聚方法在高分子聚合物如聚氨酯表面引入微相分离结构.值得注意的是微相分离结构对材料抗凝血性能提高的机制没有完全弄清楚,使该方法的研究受到制约;(4)接枝蛋白质或氨基酸,产生免疫吸附[14],这主要是基于蛋白质、氨基酸或核酸与细胞有更好的亲和性;天然高分子如甲壳糖、胶原、明胶、蛋白微丝等生物材料的研究表明,它们的抗凝血性能和组织亲和性优于一般生物材料,关键在于一系列处理过程中如何维持天然材料的结构性能,尤其是维持材料的免疫性能;(5)表面液晶结构设计,使材料表面与细胞表面产生类似的物理结构或化学结构,该研究已经证明表面液晶结构的形成有利于材料抗凝血性能的提高[15].3 组织工程支架材料材料生物化毕竟不能改变材料的基本结构,这为材料的长期使用留下隐患,同时器官(尤其是组织)是一个复杂的系统,不可能用单一无活性的材料来模仿其全部或大部分功能.因此在器官(或组织)供体来源非常有限的情况下,如何在体外培养出正常的组织供手术使用,是医学界和生物医学工程学界追求的目标之一.组织工程的出现和发展为这一目标的实现提供了可能.组织工程是近十年发展起来的一门新兴学科,它是应用生命科学和工程的原理与方法,研究、开发用于修复、增进或改善人体各种组织或器官损伤后功能和形态的新学科,作为生物医学工程的一个重要分支,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一个新的里程碑.组织工程的关键是构建细胞和生物材料的三维空间复合体,该结构是细胞获取营养、气体交换、废物排泄和生长代谢的场所,是新的具有形态和功能的组织、器官的基础.生物材料在组织工程中占据非常重要的地位,同时组织工程也为生物材料出了难题和提供了发展方向.那么组织工程用生物材料(支架材料)应具备哪些性能呢?首先是无毒,具有良好的生物相123第5期汤顺清等: 生物材料的发展现状与展望(综述) 容性和组织相容性;其次是可降解吸收,在组织形成过程中材料降解并被吸收;具有可加工性,尤其是能形成三维结构并有较大的孔隙率,以便进行营养物质传输、气体交换、废物排泄;使细胞按一定形状生长,良好材料-细胞界面,利于细胞黏附、增殖、激活细胞特异基因表达等.目前应用于组织工程研究的生物材料为可降解性天然或合成高分子材料,无机陶瓷或玻璃、珊瑚等.天然可降解性高分子材料主要有胶原、明胶、甲壳糖、毛发、海藻酸、血管、血清纤维蛋白、聚氨基酸等,应用较多为胶原,血清纤维蛋白.该类材料最大优点是降解产物易于被吸收而不产生炎症反应,但存在力学性能差,尤其是力学强度与降解性能间存在反对应关系,即高强度源于高分子量,导致降解速度慢,难于满足组织构建的速度要求,也使构建多孔三维支架存在困难.合成可降解性高分子材料[16]是目前组织工程用生物材料的主要研究对象,其中以聚交酯系列材料为主,如聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物,还有聚环氧丙烯、聚原酸酯等,这类材料降解速度和强度可调,容易塑型和构建高孔隙度三维支架,因此在组织工程发展的初级阶段得到了发展.但这类材料本质缺陷在于其降解产物容易产生炎症反应,降解单体集中释放,会使培养环境酸度过高.另外,该类材料对细胞亲和力弱,往往需要物理方法或加入某些因子才能黏附细胞.生物活性陶瓷、玻璃应用于组织工程较多的有羟基磷灰石、β-磷酸三钙和珊瑚,它们抗压强度高,与细胞亲和力好,降解产物形成利于细胞增殖的微碱性环境,但存在加工困难、形成的支架孔隙率低等缺点.因此作为组织工程支架也存在难于克服的问题.目前针对这些材料的缺点,通过复合的方法取长补短,是现阶段组织工程支架材料研究没有新的突破的必然选择.研究最多的复合材料聚乳酸-羟基磷灰石(或β-磷酸三钙),该材料无论在强度、降解性、多孔度、可加工性等方面结合了两类材料的优点,尤其是以叠层复合方法可望完全保留两材料的优点,并可能产生酸碱中和作用,以减轻合成高分子材料降解酸性单体产生的炎症反应.值得注意的是这两类材料降解机理不同,如聚乳酸为链段降解,最终形成大量的乳酸单体,而羟基磷灰石则是溶蚀式降解,产物在降解过程中被吸收,复合材料在本质上没有消除酸性单体在降解的后期大量出现这一弊端.因此复合材料不是理想的组织工程支架材料.作者认为,天然可降解高分子材料是组织工程支架材料的发展方向,原因有三:一是天然可降解性生物材料本身来自于生物体,其细胞亲和性和组织亲和性得到保证,同时最终降解产物为多糖或氨基酸,容易吸收而不产生炎症反应;二是通过酶解可解决降解速度匹配问题,如甲壳糖难于降解,可通过酶解达到提高降解速度的目的[17];三是发明特殊方法解决材料高孔度下的成型问题,如甲壳糖在液氮或干冰下冷冻干燥得到多孔球体[18].一旦完成了天然降解性高分子材料作为支架材料的制备、性能匹配工作,其在组织工程中的应用将大大优于合成高分子材料或无机材料.4 展望克隆技术尤其是克隆猪技术的成功为人类器官的异种移植提供了器官供体[19],但基于异种排斥反应,组织工程生产的人工器官才是最可靠的;从伦理和动物保护角度考虑,组织工程人工器官也会是人类器官移植的最终选择.因此我们在多种冲击和困难面前应把握时机和研究方向,尤其是把握组织工程的基础之一———生物材料的研究方向,为人类的健康和进步作出贡献.[参考文献][1] 顾汉卿,徐国风.生物医学材料学[M ].天津:天津科技翻译出版公司,1993.[2] 胡大海,陈 壁.组织修复的再生生物学与工程学[J ].国外医学生物医学工程分册.2000,23(3):155.[3] OKAZAKI J M ,OHMAE H .Carbon fiber reinforced polysulfone as artifical bone [J ].Biomaterials ,1988,9:994.[4] DION I ,BAQUEY C ,MONTIES J .Diomand :the biomaterials of the 21century ?[J ]Int J Artif Organs ,1993,16(9):623.124 暨南大学学报(自然科学版)2000年[5] ANDERSEN J M .B iomaterials and medical implant science ,present and future perspectives ,a su mmary report [J ].Biomed Mater Res ,1996,(32):143.[6] 汤顺清,傅伟军,邹 翰.羟基磷灰石基人工骨材料的研究[J ].中国血液流变学杂志,1998,8(4):40.[7] GROOT K D .Carriers that concentrate native B MPs in vivo [J ].Tissue Engineering ,1998,4:337.[8] NOISHI Y ,NAGAOKA S ,KIKUCHI T ,et al .Application of porous heparinized polymer to vascular graft [J ].TransAm Soc Artif Int Organs ,1981,27:213.[9] B ASSMDJIAN D 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absorption 125第5期汤顺清等: 生物材料的发展现状与展望(综述) 。