生物医用材料：概述、发展与分类

一、 概述生物医用材料（Biomedical Materials）是专为与生命系统接触并发生相互作用而设计的一类材料，用于诊断、治疗、替代或修复人体组织、器官或功能。它既包括天然材料，也包括人工合成材料，其现代学科体系形成于20世纪40年代中期，但应用历史源远流长。该领域经历了明显的代际演进，至今仍在持续发展。

二、 发展历程

• 代生物材料（20世纪60年代起）：以生物惰性材料为主，如医用不锈钢、早期人工关节、骨板、人工血管等。它们在体内稳定，不易降解，主要通过纤维包裹实现机械性结合。

• 第二代生物材料（20世纪80年代中期起）：具备生物活性和可控降解性，如生物活性玻璃、羟基磷灰石陶瓷、可吸收缝合线等。它们能与组织发生化学结合，并随组织再生逐渐降解。

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  第三代生物材料（21世纪以来）：融合生物活性与可降解性，并具有主动引导组织再生的功能，如组织工程支架、负载细胞或生长因子的复合材料，属于再生医学范畴。

三、 基本要求与生物相容性生物医用材料需满足：

1. 安全性：无毒、生物相容性好。

2. 功能性：能与组织结合，具有适当的力学与物理性能。

3. 可控降解性（如适用）：降解速率应与组织再生匹配。

生物相容性是关键评价指标，包括：

• 血液相容性：不引起溶血、凝血等不良反应。

• 组织相容性：不引起炎症、排异或功能异常。评价方法包括体外（In Vitro）与体内（In Vivo）毒理学测试。

四、 材料分类与代表性体系

1. 金属材料

   • 医用不锈钢（如316L、317L）

   • 钛及钛合金（如纯钛、Ti-6Al-4V、新型β型合金）

2. 无机非金属材料

   • 生物惰性陶瓷：如氧化铝、氧化锆

   • 生物活性陶瓷：如羟基磷灰石、磷酸三钙

3. 高分子材料

   • 不可降解型：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、硅橡胶、聚甲基丙烯酸甲酯等，用于人工关节、导管、骨水泥等。

   • 可降解型：聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸、聚氨基酸等，用于缝合线、药物载体、组织工程支架。

4. 天然高分子材料

   • 如壳聚糖、甲壳素，常用于敷料、缝合线及组织工程。

五、 未来趋势发展方向集中于：

• 智能化与功能化：开发能响应生理环境、促进再生的材料。

• 仿生设计与复合化：模仿天然组织结构和功能，实现更理想的整合与修复。

• 再生医学应用：结合细胞、生长因子与材料，推动器官与组织再生。