我國生物材料研究面臨突破的若干新領域

日期：2010-04-28 17:00:42

以第九次世界生物材料大會的成功申辦為標志，中國生物材料科學與工程已開始跨入國際先進水平行列。與此同時，中國生物材料消費也位列世界生物材料消費市場第三位。

隨著中國經濟的持續增長，國際上一些頂級研究機構和越來越多的世界500強企業開始關注中國生物材料這片熱土。中國近鄰日本和韓國的生物材料研究和產業發展近年來也呈現出強勁增長的態勢。有人預言，未來10年，生物材料將開始步入亞洲世紀。

中國自70年代開始生物材料研究，迄今已有近40年的研究和發展沉淀，特別是在國家“九五”、“十五”、“十一五”各類科技計劃和產業發展規劃的支持下，現已形成一批具有自主知識產權的創新產品，并在組織誘導材料、納米生物材料、鈣磷（硅）生物材料、生物礦化與自組裝、生物活性涂層、藥物控釋材料與系統等研究領域形成了自己的特色。

目前，實際形成了華中（武漢）、西部（成都、西安）、華北（北京、天津）、華東（上海）及華南等五大研發和產業基地，所形成的產品主要包括各類骨替代及修復材料、心血管系統及支架材料、人工關節、外科可吸收內（外）固定材料、各類醫用敷料等等。

但是，國內大約70%的生物材料市場仍然被國外產品占據，在更高端的生物材料產品領域國外產品甚至占據95%以上的市場份額。改變這種狀況將在很大程度上取決于我國生物材料在核心關鍵技術領域的突破，除已經注意到的產品創新外，應特別關注在生物材料制造技術領域的突破。

值得慶幸的是，我國同行經過多年的跟蹤研究和自主創新，已有很好的沉淀和積累，一些研究領域正面臨突破：

生物材料先進制造技術領域。生物材料制造技術的高低既制約著生物材料的產品精度和質量，也控制著產品生產成本，因此決定了產品的競爭力。目前我國生物材料產品制造大多是“作坊”式生產，規模小、自動化程度較低，質量不易控制。近年來，國內華中科技大學、清華大學、上海交通大學、西安交通大學等課題組發展了以快速原形制造為基礎的新一代生物材料制造技術（包括生物材料的數字和生物制造等），并嘗試將其應用于生物材料產品的制造。

生物材料表面/界面科學與工程領域。生物材料表面/界面問題至關重要，生物材料的表面性質直接關系到材料與體內組織的反應及其相互作用，決定著植入或替代產品在體內修復的成??；界面對于復合生物材料而言既是核心問題，又是熱點前沿，界面特征決定著材料最終的整體力學性能?？梢灾v，沒有生物材料表面科學與技術的進步，就沒有生物材料的未來。令人高興的是，經過兩代生物材料工作者的努力，我國上海硅酸鹽研究所、西安交通大學、四川大學等在醫用金屬材料表面改性領域，尤其是在發展生物活性涂層技術方面已取得長足進步；其他課題組和團隊通過對各類復合生物材料的界面設計和構建，顯著提高了生物材料（尤其是無機?有機復合生物材料）的整體力學和生物學性能。此外，一些課題組在構建智能或仿生生物材料表界面方面也有自己的特色。

納米生物材料領域。納米生物材料一直是生物醫學材料的前沿和重要領域，作為醫用植入和修復材料其在力學及細胞生物學性能上具有比較優勢，預計在完成安全性評價后將首先在硬組織修復材料領域獲得應用，這主要是因為人的骨組織本身就是納米結構的材料（由納米級羥基磷灰石和有機高分子物質構成）。納米生物材料的另一個應用途徑是作為診斷檢測試劑，正在生物醫用領域顯示出重要前景。

組織工程和再生醫學材料領域。組織工程和再生醫學越朝向應用發展越離不開生物材料科學和技術的突破。組織工程目前面臨暫時困境，一方面與科學問題有關，與種子細胞、生長因子及體外構建有關；更與研究發展生物相容性好、細胞特異性材料及支架先進制造技術密切相關。只有在上述領域取得整體突破，組織工程才有希望在未來5～10年內造福大眾。

組織誘導材料領域。組織誘導材料是我國科學家首先提出并擁有自主知識產權的生物材料，其廣泛應用和被國際接受將有賴于其相關機理的進一步闡明。

仿生結構材料（尤其是多尺度層級結構仿生材料）及智能生物材料與系統，其中智能生物材料與系統有可能為軍事上提升單士兵戰斗力作出貢獻。

上述技術領域的突破將極大地提升中國生物材料在國際上的地位，也將為生物材料亞洲時代的到來注入前所未有的推力。