生物醫(yī)用材料的研究和發(fā)展

實(shí)用文檔摘要:生物醫(yī)用材料是指用于醫(yī)療的,能植入生物體內(nèi)或能與生物組織相結(jié)合的材料。自從16世紀(jì)用金治療上頜骨開裂，18世紀(jì)末用象牙做人工關(guān)節(jié)以來，越來越多的生物醫(yī)用材料被發(fā)現(xiàn)和使用。早期的生物醫(yī)用材料有金屬、陶瓷、高分子等人工合成材料，近年來也開始使用活材料或用組織工程制造出的活組織與無生命的材料結(jié)合而成的雜化材料。它是一類具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、治療疾患，而對人體組織不會產(chǎn)生不良影響的材料?，F(xiàn)在各種合成材料和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復(fù)合材料，其制成產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于臨床和科研。我國生物材料的研究水平有較大提高，為我國生物醫(yī)用材料科學(xué)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。生物醫(yī)用材料為挽救生命和提高人民健康水平做出了重大貢獻(xiàn)，當(dāng)前正面臨重大突破。關(guān)鍵詞:生物,醫(yī)學(xué),材料,醫(yī)療器械,創(chuàng)傷,組織正文：生物醫(yī)學(xué)材料是生物醫(yī)學(xué)工程的重要組成部分，它是用于對生物體進(jìn)行診斷、治療、修復(fù)或替換其受損組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高技術(shù)材料。其應(yīng)用不僅挽救數(shù)以千萬計人的生命，使疾病得以早期發(fā)現(xiàn)和有效治療，顯著降低了心血管病、癌癥、創(chuàng)傷等其他重大疾病的死亡率，延長了人類壽命，提高了生命質(zhì)量，而且大幅度降低了醫(yī)療費(fèi)用，對當(dāng)代的醫(yī)療技術(shù)的革新和醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展具有引導(dǎo)作用。它是研究人工器官和醫(yī)療器械的基礎(chǔ)，己成為材料學(xué)科的重要分支，尤其是隨著生物技術(shù)的蓮勃發(fā)展和重大突破，生物材料己成為各國科學(xué)家競相進(jìn)行研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。當(dāng)代生物材料已處于實(shí)現(xiàn)重大突破的邊緣，不遠(yuǎn)的將來，科學(xué)家有可能借助于生物材料設(shè)計和制造整個人體器官，生物醫(yī)用材料和制品產(chǎn)業(yè)將發(fā)展成為本世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)的一個支柱產(chǎn)業(yè)。由生物分子構(gòu)成生物材料，再由生物材料構(gòu)成生物部件。生物體內(nèi)各種材料和部件有各自的生物功能。它們是“活”的，也是被整體生物控制的。生物材料中有的是結(jié)構(gòu)材料，包括骨、牙等硬組織材料和肌肉、腱、皮膚等軟組織；還有許多功能材料所構(gòu)成的功能部件，如眼球晶狀體是由晶狀體蛋白包在上皮細(xì)胞組成的薄膜內(nèi)而形成的無散射、無吸收、可連續(xù)變焦的廣角透鏡。在生物體內(nèi)生長有不同功能的材料和部件，材料科學(xué)的發(fā)展方向之一是模擬這些生物材料制造人工材料。它們可以做生物部件的人工代替物，也可以在非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中使用。前者如人工瓣膜、人工關(guān)節(jié)等；后者則有模擬生物黏合劑、模擬酶、模擬生物膜等常用的醫(yī)學(xué)生物材料有兩大類：分別別是醫(yī)用硅橡膠和人工骨。首先，醫(yī)用硅橡膠是美容外科中應(yīng)用較廣的生物材料，相當(dāng)于一種組織代用品。它是高分子有機(jī)化合物聚硅酮的一種橡膠樣固體形態(tài),又稱二甲基硅氧烷。其二，人工骨。隨著生物醫(yī)學(xué)和材料的發(fā)展,各種人工制備的生物材料植入骨內(nèi)替代骨移植,臨床應(yīng)用效果好。這些人工合成或提取的植入材料生物相容性好,對骨形成具有明顯的誘導(dǎo)作用,被泛稱為人工骨。生物醫(yī)學(xué)材料應(yīng)用非常廣泛，僅高分子材料，全世界在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的就有90多個品種、1800余種制品，西方國家在醫(yī)學(xué)上消耗的高分子材料每年以10%～20%的速度增長。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是生物技術(shù)的重大突破，生物材料的應(yīng)用將更加廣泛。由于生物材料應(yīng)用廣泛，品種很多，所以其分類方法也是比較多的。通常是按材料屬性分為：合成高分子材料、天然高分子材料、金屬與合金材料、無機(jī)材料、復(fù)合材料。根據(jù)材料的用途，這些材料又可以分為生物惰性、生物活性或生物降解材料。這些材料通過長期植入、短期植入、表面修復(fù)分別用于硬組織和軟組織修復(fù)與替換。生物醫(yī)用材料由于直接用于人體或與人體健康密切相關(guān)，對其使用有嚴(yán)格要求。首先，生物醫(yī)用材料應(yīng)具有良好的血液相容性和組織相容性。其次，要求耐生物老化。即對長期植入的材料，其生物穩(wěn)定性要好；對于暫時植入的材料，要求在確定時間內(nèi)降解為可被人體吸收或代謝的無毒單體或片斷。還要求物理和力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、易于加工成型、價格適當(dāng)。便于消毒滅茵、無毒無熱源、不會致癌、不會致畸形也是必須考慮的。而且對于不同用途的材料，其要求各有側(cè)重。由于生物醫(yī)用材料是材料科學(xué)與工程的重要分支，其最大特點(diǎn)是學(xué)科交叉廣泛、應(yīng)用潛力巨大、挑戰(zhàn)性強(qiáng)。而且隨著新材料、新技術(shù)、新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，吸引了許多科學(xué)家投人這一領(lǐng)域的研究，成為當(dāng)今材料學(xué)研究最活躍的領(lǐng)域之一，因此，我國應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展生物醫(yī)用材料，應(yīng)加大對其的投入。目前，我國生物醫(yī)學(xué)材料的研究雖然取得一些令人矚目的成果，但整體水平不高，跟蹤研究多，源頭創(chuàng)新少。在產(chǎn)業(yè)化方面，生物醫(yī)學(xué)材料及其制品占世界市場的份額相當(dāng)?shù)?，主要依靠進(jìn)口，產(chǎn)品技術(shù)結(jié)構(gòu)和水平基本上處于初級階段。結(jié)合我國國情和學(xué)科發(fā)展趨勢，按照"有所為，有所不為，重點(diǎn)突破"的原則，專家建議，應(yīng)在五個方面開展重點(diǎn)研究：1、是生物結(jié)構(gòu)和生物功能的設(shè)計和構(gòu)建原理研究。著重研究具有誘導(dǎo)組織再生的骨、軟骨及肌腱等基底材料和框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計及其仿生裝配；2、是表面過程材料與機(jī)體之間的相互作用機(jī)制研究。從細(xì)胞和分子水平深入研究材料與特定細(xì)胞、組織之間的表面作用，揭示影響生物相容性的因素及本質(zhì)；3、是生物導(dǎo)向性及生物活性物質(zhì)的控釋機(jī)理研究。研究可自控或者靶向釋放蛋白、基因等特異性生物活性物質(zhì)的材料的設(shè)計以及生物導(dǎo)向性原理；用于組織細(xì)胞和基因治療的半滲透聚合物膜的設(shè)計、自裝配及特異性細(xì)胞密封技術(shù)；4、是生物降解、吸收的調(diào)控機(jī)制研究。研究生物降解、吸收材料的分子結(jié)構(gòu)和生物環(huán)境對其降解的影響、降解、吸收速度的調(diào)控、降解/吸收及代謝機(jī)制，以及降解產(chǎn)物對機(jī)體的影響。其目標(biāo)是為組織工程化人工器官生物材料及藥物控釋材料的自成、改性方法提供理論基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)材料參與生命過程和構(gòu)建生命組織的目的。5、是材料的制備方法學(xué)和質(zhì)量控制體系研究。主要研究生物醫(yī)用材料及修復(fù)體的計算機(jī)輔助設(shè)計；通過上述研究的開展，將使我國生物材料的研究水平有較大提高，為我國生物醫(yī)用材料科學(xué)及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。生物醫(yī)用材料為挽救生命和提高人民健康水平做出了重大貢獻(xiàn)，當(dāng)前正面臨重大突破。我國加入世貿(mào)組織后，生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)將面臨更大的挑戰(zhàn)和更多的機(jī)遇，生物材料科學(xué)工作者任重而道遠(yuǎn)。我相信，在國家的大力支持下，跨部門、跨學(xué)科通力合作，通過走自力更生與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合的發(fā)展之路，在生物材料組織工程化、分子設(shè)計、仿生模擬、