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在未來20~30 年內(nèi)，生物醫(yī)用材料和植入器械科學和產(chǎn)業(yè)將發(fā)生革命性變化：一個為再生醫(yī)學提供可誘導組織或器官再生或重建的生物醫(yī)用材料和植入器械新產(chǎn)業(yè)將成為生物醫(yī)用材料產(chǎn)業(yè)的主體；表面改性的常規(guī)材料和植入器械作為其重要的補充。保守估計，2030 年左右兩者可能導致世界高技術(shù)生物材料市場增長至0.8萬余億美元，與此相應(yīng)，帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)新增間接經(jīng)濟效益可達3 萬余億美元。

當代生物醫(yī)用材料重點發(fā)展的產(chǎn)品和核心技術(shù)包括：

（1）組織誘導性生物醫(yī)用材料，以及賦予材料誘導組織再生的設(shè)計和工程化制備技術(shù)。所謂組織誘導性生物材料是指可通過材料自身優(yōu)化設(shè)計，而不是外加生長因子或活體細胞，刺激細胞沿特定組織細胞系分化，形成特定組織的材料。這是在中國科學家原創(chuàng)性理論基礎(chǔ)上發(fā)展出的新一代生物醫(yī)用材料。目前誘導骨形成的人工骨已在中國取證上市，美國等正在新建企業(yè)投入生產(chǎn)。進一步的發(fā)展集中于軟骨、皮膚、肌腱、神經(jīng)等非骨組織誘導性材料的設(shè)計及其制備工藝，預計5~10 年內(nèi)后者將陸續(xù)上市。

 （2）組織工程化產(chǎn)品。美國FDA 已批準組織工程化皮膚及軟骨等7 個產(chǎn)品上市，中國CFDA亦批準了組織工程皮膚上市，產(chǎn)業(yè)已開始形成。當前最有希望突破的是骨、軟骨、肌腱、角膜、神經(jīng)等組織工程化制品及組織工程化人工肝和腎。優(yōu)選支架材料并優(yōu)化其制備工藝，干細胞和成體細胞的提取和體外傳代、增殖、模擬生物環(huán)境的體外細胞培養(yǎng)，以及生長因子的提取及生物衍生材料免疫原性消除和防鈣化技術(shù)是其發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)。預計未來10 年內(nèi)，組織工程產(chǎn)業(yè)將初步形成，并萌生一個500 億美元的市場。

（3）材料表面改性以及表面改性植入器械的設(shè)計和制備的工程化技術(shù)，包括增進骨、牙等植入器械表面生物活性的表面生物活化技術(shù)；增進血液接觸材料和器械的表面抗凝血及防組織增生改性技術(shù)； 賦予表面抗菌、抗磨損、選擇性固定生物分子等的表面功能化技術(shù)等，以及植入器械形態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)及軟件開發(fā)等。

（4）用于微創(chuàng)或無創(chuàng)治療的介/ 植入治療器械和輔助器械，如血管支架、介/ 植入治療輔助器械等。雖然用于心血管系統(tǒng)的血管支架已產(chǎn)業(yè)化并用于臨床，但其性能還需不斷改進和提高。例如全降解支架的研發(fā)可能導致血管支架的更新?lián)Q代，在未來5 年將大量用于臨床。關(guān)鍵技術(shù)是可降解材料研發(fā)，植入器械的精密和微加工，以及表面抗凝血和防組織增生的改性等技術(shù)。同時，新的應(yīng)用領(lǐng)域還有待進一步開拓，其發(fā)展有著很大的空間和市場。

（5）生物衍生材料和生物人工器官。材料和植入器械的組成和結(jié)構(gòu)越是接近于人體組織越能為人體所接受，最好的生物材料就是人體自身的組織。因此，生物仿生是發(fā)展具有生物結(jié)構(gòu)和生物功能的生物材料的最佳途徑。來自動植物組織及其衍生的材料和生物人工器官是當代生物材料產(chǎn)業(yè)的一個重點。醫(yī)用膠原、透明質(zhì)酸鈉、幾丁糖、絲素蛋白、生物人工瓣膜、異體及異種組織修復片已在臨床廣泛應(yīng)用并已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，但是質(zhì)量和品種有待進一步提高和擴大，核心技術(shù)是動植物組織及其衍生材料免疫原性消除和防鈣化等的工程化技術(shù)。

（6）納米生物醫(yī)用材料、植入器械和軟納米技術(shù)（包括納米涂層）。從材料學觀點人體組織可視為納米復合材料。納米生物醫(yī)用材料制備技術(shù)及其生物學效應(yīng)，包括生物學風險試驗和評價，是研究和發(fā)展的重點。人體自身形成的具有納米結(jié)構(gòu)的組織并未表現(xiàn)出生物學風險，因此模擬生理條件下人體組織形成的納米生物材料裝配和合成技術(shù)，即軟納米技術(shù)，是發(fā)展納米生物醫(yī)用材料的關(guān)鍵技術(shù)。納米羥基磷灰石—聚合物復合人工骨已在我國取證上市。未來10 年左右，納米生物醫(yī)用材料和器件，包括納米藥物控釋載體和系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)會有一個大的發(fā)展。

（7）與信息和電子學技術(shù)相結(jié)合的有源植入或部分植入器械。如生物芯片、人工耳蝸、神經(jīng)調(diào)節(jié)與刺激裝置、可植入的生物傳感器、心臟起搏器等。這類器械既可用于離體和在體細胞及細胞內(nèi)蛋白和基因的實時、動態(tài)檢測，早期發(fā)現(xiàn)重大疾病，又可用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能恢復、治療（如帕金森等中樞神經(jīng)系統(tǒng)病的治療）、心律管理和調(diào)節(jié)等，國際上正在大力發(fā)展并已用于臨床，中國基本上屬起步階段。這類器械的發(fā)展將為生物材料產(chǎn)業(yè)開拓新的市場和空間。關(guān)鍵核心技術(shù)是精密微加工，包括表面微圖案加工、高靈敏度弱電信號檢測、生理環(huán)境響應(yīng)傳感器的設(shè)計和制備、以及長壽命微電池的研發(fā)和制備等技術(shù)。

（8）通用基礎(chǔ)生物醫(yī)用材料的原材料的開發(fā)和質(zhì)量控制技術(shù)。迄今的生物醫(yī)用材料基本上是移用其他高技術(shù)材料，生物學基礎(chǔ)研究薄弱，是導致臨床應(yīng)用出現(xiàn)問題的主要原因。提高材料的生物相容性和質(zhì)量穩(wěn)定性、研發(fā)新的原材料，如可降解醫(yī)用鎂合金、絲素蛋白等，對生物材料的發(fā)展有很大意義。

（9）計算機輔助仿生設(shè)計及3D 打印的生物制造及設(shè)備，包括精密加工及自動化生產(chǎn)技術(shù)、個性化植入器械的制備技術(shù)、組織工程化仿生活體器械的快速成型和制備技術(shù)等。其發(fā)展可為臨床提供一批生物制造設(shè)備。

（10）除上述產(chǎn)品外，生物醫(yī)用材料和植入器械的封裝、滅菌、消毒和儲存技術(shù)，可生物降解和吸收的醫(yī)用材料技術(shù)等亦是正在發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。