生物材料的概念是什么？按生物材料的组成和性质分类介绍

2022-11-23 14:01:46
来源：幸福云阳网

一、生物材料

生物材料(Biomaterials)也成为生物医用材料，当前学术界对其概念有广义和狭义之分;广义层面主要指由于生物启发或模仿生物某些性能研制出高性能的新型材料，这种材料目前已被广泛应用在社会生活的各大领域，包括电子信息、医疗、能源等。狭义主要指的是专门用于医疗的高性能材料，可用来诊断、修复亦或替换人体的某些组织，也就是生物医用材料(Biomedical Materials)，主要指基因重组、细胞融合、生物制造等技术，利用生物体或细胞得到医学所需的各种产物，可用于临床的诊断、治疗、修复或增强组织局部功能等。通常有两种类型，生物相容性(Biocompatibility)材料和生物降解性(Biodegradation)材料，材料来源可以是天然材料，亦或合成材料。

生物医用材料是多学科交叉领域，特别是在科学、医疗卫生、环境以及商业领域的许多方面有着极其重要的影响，不仅促进科学发展的进步，也促进商业经济的发展，特别是干细胞、免疫疗法、新型疫苗、新抗生素、基因编码、组织工程以及纳米等技术在医疗领域的广泛应用正改变着传统医学模式。

二、生物材料的分类

生物材料种类繁多，按不同的分类标准，可分为不同的类型。

按临床应用部位分类：可将材料分为体外应用材料，如医疗器械和生物传感器等;半体内应用材料，如人工肺部和透析膜等;植入体内材料，如骨关节材料和缝合线等

按生物材料的性能进行划分，主要有四大类型的材料，即惰性、活性、降解以及复合材料。

按生物材料的组成和性质分类：可将生物材料分为高分子材料、金属和合金材料、陶瓷材料、复合材料和生物衍生材料。

目前，临床上常使用的生物材料主要包括医用高分子材料、医用金属材料、医用复合材料和医用衍生材料。

1.医用高分子材料

根据其性质，可将医用高分子材料分为不可降解材料和可降解材料。不可降解材料在一定环境下可长期保持稳定，具有较好的物理机械性能，如聚丙烯酸酯，聚乙烯，聚丙烯，芳香聚酯，聚硅氧烷，聚氨酯，聚甲醛聚四氟乙烯、聚丙烯腈等，他们主要用于生物体软及硬组织修复体，人工晶体，人工血管，接触镜，膜材，粘结剂及整形手术等方面。

可降解材料在一定环境下可降解且降解产物可经生物体新陈代谢被吸收或排出体外，对组织正常生长几乎没有影响，如天然多糖和蛋白，聚氨基酸，聚乳酸，聚乙烯醇等，它们主要用于外科手术缝合线，人工皮，壳聚糖膜，血浆制品，药物缓释系统和送达载体等方面。由于可降解材料的优良特性，其在临床应用中越来越受到青睐，是未来生物材料开发的重点。

2.医用金属材料

医用金属材料包括金属和合金，在临床中主要作为承力植入材料，它们具有较强的机械强度、抗疲劳性能、抗腐蚀和优良生物相容性，主要包括钛及钛合金，不锈钢，钴-铬合金，镁锌合金这几类以及记忆合金、钽、铌、锆等，它们主要用于骨节固定器械，人工关节，镶牙、矫形、脊椎矫形、颅骨修复、人工心脏瓣膜，心血管支架等。医用金属材料在临床应用中广泛，并取得不错成效，但金属材料在体内长期存在，势必会在生理条件下受到腐蚀，因此目前许多专家学者致力于改良金属材料的研究，如改变金属材料的成分的含量比例或增加其他金属元素从而改变其性能或者在金属材料表面增加涂层使金属材料的耐腐蚀性增强，更好的在医疗健康中发挥其作用。

3.医用陶瓷材料

生物医用陶瓷材料发展应用较早，早期主要用于牙科和骨科，目前已经广泛应用于临床各外科手术中，陶瓷材料具有耐腐蚀性、安全无毒和良好亲和性，具有广阔发展前景，新型陶瓷材料甚至可用来可修复心血管系统和作为药物载体起到治疗肿瘤的作用。按陶瓷材料的物理化学性能，目前可将其分划分为以下几类：可吸收生物陶瓷、惰性生物陶瓷、表面活性陶瓷以及复合陶瓷。其中，惰性生物陶瓷物理化学性能稳定，如氧化铝、氧化锆、生物玻璃陶瓷等;可吸收生物陶瓷植入人体后可降解为无毒物质被吸收，如石膏、磷酸三钙陶瓷和羟基磷灰石等;表面活性陶瓷具有生物活性，在生理条件下可通过化学键发生化学反应，如生物活性玻璃;复合陶瓷具有上述材料的共同优点，一既具有降解性，又具可吸收性，是陶瓷材料开发的重点方向，具有诱人前景。

4.医用复合材料

这种材料指的是利用两种或者两种以上的原材料通过复合作用而制备出的生物医用材料，其更多的用来生产人工器官或组织、组织修复或者替换等。相比常规单体生物材料，它具有良好的生物相容性。目前在临床医学中，医用复合材料被广泛采用，包括复合金属材料，复合陶瓷材料及复合高分子材料，再结合现代生物技术，可将体组织、细胞和诱导组织再生的生长因子引入生物医学材料，从而产生活性复合生物材料，更好的满足临床要求，主要用于人体诊断医疗、修复或替换病变的器官组织及改善器官组织。

5.医用衍生生物材料

医用生物衍生材料又称生物再生材料，是指经过特殊处理，将天然活性生物组织变为无活性生物材料。虽然经过特殊处理，但其仍然具有原始组织所具有的功效，能够始终确保人体动态性修复与替换，维护机体的健康，目前已经被应用于人工心瓣膜、巩膜修复体、骨修复体、血液透析膜及纤维蛋白制品等方面，但因衍生材料制备相对困难，因此该材料目前还处于起步阶段，需要不断进行研究，促进其发展，造福广大医疗患者。

三、生物材料上市公司梳理

当前，科创板生物医用材料企业共计8家：

1.南微医学

拥有内镜下微创诊疗器械、肿瘤消融设备两大主营产品系列。

2.心脉医疗

主要产品有胸主和腹主动脉覆膜支架、术中支架、外周血管支架、外周血管球囊扩张导管等。

3.昊海生科

主要包括人工晶状体系列、医用透明质酸/玻璃酸钠系列、医用几丁糖系列、医用胶原蛋白海绵系列，外用重组人表皮生长因子系列。

4.华熙生物

聚焦有助于人类健康的多糖类和氨基酸类物质，产品包括皮肤修复贴、辅料、保护剂和冷凝胶等。

5.赛诺医疗

主营产品为冠脉药物支架、冠脉球囊、颅内快速交换球囊等。