淺談生物材料的發(fā)展與展望

徐文博

摘要：生物材料是一種隨著科學(xué)技術(shù)、生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展而發(fā)展起來的新型材料種類。生物材料的出現(xiàn)為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的組織、器官修復(fù)和替換帶來了新的研究途徑和方向，也為復(fù)合材料的仿生設(shè)計(jì)注入了力量。因此，國際上各個(gè)組織機(jī)構(gòu)都投入了大量的人力、物力、財(cái)力資源進(jìn)行生物材料的研究，爭取早日取得技術(shù)上的突破。

關(guān)鍵詞：生物材料；組織替換；發(fā)展

一、引言

生物材料作為新興學(xué)科，是生命科學(xué)、醫(yī)房、材料學(xué)、工程學(xué)的交叉融合，它是近年來迅速發(fā)展的一匹的黑馬。生物材料不僅代表著國際材料學(xué)科的發(fā)展前沿，也為各國新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了動(dòng)力。從狹上說，生物材料是指生物醫(yī)用材料，在臨床應(yīng)用中主要用于醫(yī)療器械，為人類健康提供了保障。而從廣義上說，它還包括生物仿生材料，是指受到生物外形及其獨(dú)特的優(yōu)勢上的影響，進(jìn)而開發(fā)出的具有高實(shí)用性的新型結(jié)構(gòu)和功能材料。[1]

二、生物材料的研究現(xiàn)狀

生物材料的不斷發(fā)展與完善對于人類健康有著密切的關(guān)系，其開發(fā)和應(yīng)用能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)心臟、血管以及腫瘤的病變，及時(shí)早做出干預(yù)治療，這對于不必要的生命財(cái)產(chǎn)損失起著關(guān)鍵性作用。在挽救眾多重病病人生命的同時(shí)，也能影射出中國光明的未來。[2]中國作為最大的發(fā)展中國家，在近年來，以一位力拔山兮氣蓋世的英勇人士走出了自己的風(fēng)姿。在看到國家一步步昂首闊步，引領(lǐng)時(shí)代潮流的同時(shí)，我們也應(yīng)看到中國正面對的重要難題。老齡化時(shí)代的到來、青年人口比例的不足，意味著我們要有先天下之憂而憂的預(yù)見和創(chuàng)新精神。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，60歲以上老年人數(shù)量已經(jīng)過2億，占總?cè)丝诘?4.9%，這也意味著心臟起博器、人工心臟瓣膜等器械的植入同比例上升。隨著生物材料的發(fā)展，生物技術(shù)不斷創(chuàng)新，人類對高端醫(yī)療器械的大量需求已不再是夢想，看著一家人其樂融融，古稀父母談笑風(fēng)生，子孫唱著《我愛你中國》一起攜手奔小康。生物材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的初期應(yīng)用，由于對生物材料與機(jī)體的適應(yīng)性和不良反應(yīng)的認(rèn)識和預(yù)設(shè)不足，導(dǎo)致了一定程度的醫(yī)療事故，警示人們要對生物材料的有效性和安全性進(jìn)行重視，尤其要提高對后期隨訪的重視。

生物材料的重疊與更新仿佛就是國家發(fā)展的催化劑，生物材料被視為新技術(shù)革命的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，對航空航天、新能源、海上巡航信展起著重要的支撐作用。例如，仿照荷葉表面結(jié)構(gòu)和性能而成的自清潔界面材料；模仿蠶絲的過程而獲取的研制各種化學(xué)纖維的紡絲方法；描摹鯊魚皮表面的棱紋微結(jié)構(gòu)制成的低能耗飛機(jī)外殼涂層；還有出自電鰻放電的能量轉(zhuǎn)換裝置；出自蛋白構(gòu)象變化的分子馬達(dá)。未來我們研究的重點(diǎn)還有仿生納米光子晶體，仿生超強(qiáng)粘附材料及器械，仿生增韌陶瓷材料等。最吸引人的莫過于納米生物材料及生物傳感技術(shù)，它們在未來生話中有著極為廣闊的展前景，最主要的是為醫(yī)學(xué)界提供了全新的思路。能夠大大提高檢測的靈敏度和準(zhǔn)確性，它們對腫瘤的治療有著突出的優(yōu)勢，可用于藥物靶向輸送和基因轉(zhuǎn)染，活體示蹤。[3]

生物材料發(fā)展了生物3D打印技木，它構(gòu)建復(fù)雜組織或器官的精度高，能真正意義的實(shí)現(xiàn)細(xì)胞層面的解析構(gòu)造。細(xì)胞作為生物體的基本單位，它的尺寸在幾微米到幾十微米之間。相比傳統(tǒng)組織工程技術(shù)的分辨率，3D打印技術(shù)能句夠?qū)崿F(xiàn)600 dpi以上的分辨率，母層厚度只有10um左右，它還能將組織、器官中的不同油胞和組分進(jìn)行一體化成型，對于患者缺損的器窮的實(shí)際情況及時(shí)通過臨床影像采集數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，制造出完全合患者需要的產(chǎn)品。集為便攜、高效、能耗低、生物材料用量少于一體，怎能不受青睞？

三、生物材料發(fā)展的展望

在十二五期間，政府針對國家所處的現(xiàn)狀，先后出臺了一系列鼓勵(lì)政策，以此來加速生物材料技術(shù)的發(fā)展。尤其在國務(wù)院近期印發(fā)的《中國制造2025》中，已經(jīng)將做好生物材料等新型技術(shù)材料進(jìn)行提前安排，力爭加快傳統(tǒng)材料的升級換代。正因?yàn)樯锊牧鲜艿搅藝遗c社會(huì)的高度重視，整個(gè)物生材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如虎添翼，全速前進(jìn)。我國建設(shè)全面小康離不開健康事業(yè)的蓬勃發(fā)展，而健康事業(yè)的蓬勃發(fā)展離不開生牛物技術(shù)的升級，再開級。生物材料讓生物技術(shù)生發(fā)芽開花，生物技術(shù)為祖國建設(shè)再創(chuàng)輝煌。

生物材料相對于傳統(tǒng)材料更具多樣性，針對具體的材料種類選擇合適的生產(chǎn)、使用方法是對生物材料進(jìn)行評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。在以后的新材料研究和開發(fā)中，探索材料分子的變化與動(dòng)物細(xì)胞的變化的相似性，將材料研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，是未來科學(xué)研究重點(diǎn)和方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]王秀梅.生物材料[J].新型工業(yè)化，2015，5（12）：37-68.

[2]劉洪剛，程國安.生物材料的研究和展望[J].自然雜志，1998，（06）.

[3] 湯順清，周長忍，鄒翰. 生物材料的發(fā)展現(xiàn)狀與展望（綜述）[J]. 暨南大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2000，（5）.

[4] 李愛民1，2，孫康寧1，2，尹衍升1，2.生物材料的發(fā)展、應(yīng)用、評價(jià)與展望[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）.