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上海硅酸鹽研究所研究生趙莉在我們的生活中，也許你會發現有的人口腔中裝有假牙，有的人由于各種疾病不得不裝上了假肢，還有的人為了美容換上了人造皮膚，這樣的例子隨處可見，或許你并沒有意識到，這些都屬于生物醫用材料。生物醫用材料，指用于生理系統疾病的診斷、治療、修復或替換生物體組織或器官，增進或恢復其功能的材料。生物醫用材料的研究與開發對國民經濟和社會的發展具有十分重要的意義。近三十年來，生物醫用材料的研究與開發取得了令人矚目的成就，使得數以百萬計的患者獲得康復，大大提高了人類的生命質量。隨著科學技術的發展和人口老齡化，中青年創傷的增多、疑難病患者的增加，以及工業、交通、體育等導致的創傷增加，人們對生物醫用材料及其制品的需求越來越大。南開大學俞耀庭教授認為，人口老齡化進程的加速和人類對健康與長壽的追求，激發了對生物材料的需求。近年來，世界生物材料市場發展勢頭更為迅猛，其發展態勢可與信息、汽車產業在世界經濟中的地位相比。據1988年美國國家健康統計中心調查，美國已有1100萬人(不包括齒科材料)植入了一件以上的生物醫用材料，全球達3000萬人以上，1995年世界生物醫用材料市場已達2000億美元。中國科學院在2002年《高技術發展報告》中披露，1990年至1995年，世界生物醫用材料市場以每年大于20%的速度增長。這期間中國的增長雖然也比較快，但由于起點低，市場份額只占世界市場的2%。2000年，全球醫療器械市場已達1650億美元，其中生物醫學材料及制品約占40%至50%。20世紀90年代，醫療器械平均年增長率在11%左右，預計未來幾年發展中國家將會大幅度增長。如除日本外的亞洲地區將從2000年占世界市場份額17%的280億美元，增長至2005年占世界市場份額的25%。生物醫用材料及其制品的市場預計10~15年將達到藥品市場的規模，成為下個世紀經濟的支柱性產業。追溯生物醫用材料的歷史，不得不提到人工器官。人工器官的研究實際上是個古老的命題。公元前約3500年古埃及人就利用棉花纖維、馬鬃作縫合線縫合傷口。而這些棉花纖維、馬鬃則可稱之為原始的生物醫用材料。墨西哥的印第安人(阿茲臺克人)使用木片修補受傷的顱骨。公元前2500年前中國、埃及的墓葬中就發現有假牙、假鼻、假耳。人類很早就用黃金來修復缺損的牙齒。文獻記載，1588年人們就用黃金板修復鄂骨。1775年，就有用金屬固定體內骨折的記載，1800年有大量有關應用金屬板固定骨折的報道。1809年有人用黃金制成種植牙齒。1851年有人報道使用硫化天然橡膠制成的人工牙托和鄂骨。人工器官的深入研究與現代材料科學發展密切相關。20世紀初開發的高分子新材料促成了人工器官的系統研究的開始，人工器官的臨床應用則始于1940年。由于人工器官的臨床應用，拯救了成千上萬患者的生命，減輕了病魔給患者及其家屬帶來的痛苦與折磨，引起了醫學界的廣泛重視，加快了人工器官研究步伐。目前可以說，從天靈蓋到腳趾骨，從人體的內臟到皮膚，從血液到五官，除了腦以及大多數內分泌器官外，大都有了代用的人工器官。隨著材料科學、生命科學和生物技術的發展，使得人類在分子水平上去認識材料和機體間的相互作用，構建生物結構和功能，使傳統的無生命的材料通過參與生命組織的活動，成為有生命組織的一部分。生物醫用材料科學將成為人類進入"生物技術世紀"的重要基礎。生物醫用材料是生物醫學工程學重要研究領域之一，目前較活躍的研究內容有用于人工心臟、人工血管和人工心臟瓣膜的高抗凝血材料；用于人工骨、人工關節、人工種植牙的生物陶瓷和玻璃；用于骨科修補及矯形外科的鈦及其合金；用于局部控制釋放的藥物載體的高分子材料；用于替代外科手術的縫合及活組織結合的生物粘合劑，以及血液凈化材料等。納米技術的興起更為材料的發展注入了新的活力。通常意義上的納米材料指的是顆粒尺寸為1～100nm的粒子組成的新型材料。由于它的尺寸小、比表面大及量子尺寸效應，使之具有常規粗晶材料不具備的特殊性能，在光吸收、敏感、催化及其它功能特性等方面展現出引人注目的應用前景。納米技術與生物材料的結合便產生了納米生物材料。據報道，我國一種全新的骨置換材料將取代現在冰冷的金屬和脆弱的塑料等材質，用幾乎可以以假亂真的效果為病人送去福音，這就是納米人工骨。納米人工骨是用"納米復合生物活性材料"制成的，目前這一技術在全世界首屈一指，其成果已通過我國863項目驗收。專家認為，這種納米材料在生物活性、柔韌性以及強度等方面都和人體組織接近，今后將在顱骨、脊椎骨、頜骨、肋骨、髂骨、關節及喉管支架、穿皮器件與修復領域有著十分廣闊的應用天地。目前這種材料正被研究用于制作人工眼球，并且有了良好的開端。經動物實驗證實，這種用納米生物活性材料制成的可動眼球外殼，完全能和組織相容，并能與肌肉血管緊密地生長在一起。與這種材料相比，用陶瓷生物材料制作的可動眼球外殼太脆，金屬材料又太硬了，可以肯定，納米眼球已具有很好的可動功能，如果僅用于美容，這種眼球已相當成熟了，但醫學家還有更高的追求，他們正在為達到可視的境界而不懈努力。對生物材料的需求刺激了生物材料的發展，作為世界人口最多的國家，中國已進入老齡化國家行列，生物材料的市場潛力十分巨大。專家認為，我國是生物材料和器械的需求大國，775萬肢殘患者和每年新增的300萬骨損傷患者需要大量骨修復材料，2000萬心血管病患者每年需要24套人工心瓣膜，2億至3億肝炎患者每年需要30萬個人工肝，腎衰患者每年需要12萬個腎透析器。生活節奏的加快、活動空間的拓展，使創傷問題日益突出，我國創傷住院年增長率達7.2%，高居住院人數第二位，其中80%需用生物醫學材料治療。在亞洲，腫瘤是死亡的主要原因之一；在西方國家，第一殺手則為心血管系統疾病。近年來創傷又成為威脅人類健康的一個主要因素；隨著人們生活質量的提高，整形、美容正在興起；計劃生育對生物醫學材料市場的需求正在增長。生物醫學材料中，心臟和血管系統修復材料將保持高速增長，隨后為矯形植入器械和材料，預計2005年后者將比1999年增長26%；人造皮膚、組織粘合劑、防組織粘連劑等的年增長率可達45%左右。由此可見，生物材料在中國大有潛力，也急需越來越多的人投入到生物材料的研究中。生物醫學材料是在多門學科的共同合作、互相滲透、互相借鑒，突破舊有學科的狹小范圍而開創的一門新學科。中國科學院金屬研究所院士師昌緒認為，為了滿足時代的要求及推動時代的發展，材料科學大有作為，其中生物材料最有發展前景。這門學科--作為材料科學的一個重要分支，它對于促進人類的文明發展，對于探索人類生命的秘密，對于保障人類的健康與長壽，必將做出極大的貢獻。

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