生物材料的發(fā)展綜合體現(xiàn)了材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域科學(xué)與工程技術(shù)的水平。同時,生物再生材料產(chǎn)業(yè)作為材料科學(xué)、生物技術(shù)、臨床醫(yī)學(xué)的前沿和重點發(fā)展領(lǐng)域,以及整個生物醫(yī)學(xué)工程的基礎(chǔ),已發(fā)展為整個經(jīng)濟(jì)體系中最具活力的產(chǎn)業(yè)之一。
定義與分類
生物醫(yī)用材料是一類用于診斷、治療、修復(fù)、替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高科技材料。根據(jù)中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會的定義與分類,生物醫(yī)用材料可根據(jù)材料的性質(zhì)、來源、用途等不同維度進(jìn)行分類。
生物醫(yī)用材料分類(來源:正海生物招股說明書)
近年來,可降解高分子材料、納米材料、組織工程材料等新材料逐漸應(yīng)用在醫(yī)用領(lǐng)域,為眾多疾病的治療提供了新的方向。生物醫(yī)用材料及植入器械的研究和產(chǎn)業(yè)化也是醫(yī)療器具產(chǎn)業(yè)的熱點,其發(fā)展和應(yīng)用促生出了再生醫(yī)學(xué)這一新學(xué)科,其產(chǎn)品主要由干細(xì)胞、以生物材料為支架的組織工程化組織和器官、以及可供移植的生物組織和器官構(gòu)成,包括口腔修復(fù)膜、骨修復(fù)材料、硬腦(脊)膜補(bǔ)片、人工角膜等。
獲批創(chuàng)新醫(yī)療器具中的生物醫(yī)用材料
市場規(guī)模與趨勢
作為一種低原材料耗費、低能耗、高技術(shù)附加值的新興產(chǎn)業(yè),近二十年來全球生物醫(yī)用材料市場持續(xù)增長。根據(jù)麥姆斯咨詢,2016年全球生物醫(yī)用材料市場規(guī)模約為709億美金,預(yù)計2021年將達(dá)到1491.7億美金,2016~2021年復(fù)合年增長率為16%,遠(yuǎn)高于全球醫(yī)療器具市場規(guī)模8%的增長率。
我國在“十三五”期間出臺的《國家“十三五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》、《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng)新專項規(guī)劃》以及《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》中,都將生物醫(yī)用材料及相關(guān)產(chǎn)品列為重點發(fā)展領(lǐng)域,鼓勵其產(chǎn)品創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化。據(jù)整理統(tǒng)計,2010年我國生物醫(yī)用材料市場規(guī)模約670億元,發(fā)展到2016年增長至1730億元,增長了158.21%,近年來增速呈加快趨勢,年增長率達(dá)20%,高于全球增長率,十年內(nèi)我國有望成長為世界第二大生物醫(yī)用材料市場。
微創(chuàng)醫(yī)療已獲批的創(chuàng)新醫(yī)療器具
生物醫(yī)用材料與3D打印針對器官修復(fù)等新技術(shù)的發(fā)展需要,3D打印成為了生物技術(shù)和材料技術(shù)融合的典范。但是在現(xiàn)階段,3D打印材料的瓶頸制約著3D打印技術(shù)的發(fā)展,生物醫(yī)用材料的3D打印尤其困難,需要考慮材料的強(qiáng)度、安全性、生物相容性、組織工程材料的可降解等,目前用于3D打印的生物醫(yī)用材料主要有金屬、陶瓷、聚合物、生物墨水等,其特點是分布范圍較廣,但是種類極少。
醫(yī)用金屬材料目前用于生物醫(yī)學(xué)打印的金屬材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等。隨著納米3D打印技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,納米粉末打印材料逐漸成為研究的熱點,金屬粉末在3D打印粉末市場中也占據(jù)了重要位置。
醫(yī)用無機(jī)非金屬材料主要包括生物陶瓷、生物玻璃、氧化物及磷酸鈣陶瓷和醫(yī)用碳素材料。其中,生物陶瓷又包括磷酸鈣、磷酸二正硅酸鈣、雙相磷酸鈣、硅酸鈣/β-磷酸三鈣等材質(zhì),目前僅用于骨等硬組織打印。生物玻璃良好的生物活性和降解性使其在骨組織工程領(lǐng)域同樣有廣泛應(yīng)用。