材料委好文:一文讀懂生物醫用材料

材料委好文:一文讀懂生物醫用材料

生物醫用材料(Biomedical Materials)或稱生物材料(Biomaterial),泛指用於對人體進行診斷、治療、修復或對人體病患組織、器官進行替換或增進其功能的材料。按照國際慣例,生物醫用材料的管理劃屬醫療器械的範疇,是研究人工器官和醫療器械的基礎。生物醫用材料是當代科學技術中涉及學科最為廣泛的多學科交叉領域,包括材料、生物和醫學等相關學科,已經成為當代材料學科的重要組成部分。生物醫用材料的研究與開發必須有明確的應用目標,即使化學組成相同的材料,因其應用目的不同,相應的結構和性質要求不同,製造工藝也不同。因此,生物醫用材料科學與工程總是與其終端應用製品密不可分,通常談及生物醫用材料,既指材料自身,也包括醫用植入器械。

全球產業現狀

據 QY Research 調查分析,2018 年全球的生物醫療器械及材料相關產業的消費市場以北美最大,歐洲次之,亞洲第三。但是未來幾年,隨著中國利潤豐厚的醫療器械行業和新稅收政策,以及心血管疾病數量增加、人口老齡化日益增加、髖關節和膝關節置換手術量增加等因素,亞太地區將成為生物醫用材料增長最快的市場。

產業競爭方面,生物醫用材料產業主要由美國、歐洲、日本等發達國家高度壟斷,全球70%以上的市場份額由排名前30的公司佔領。中國生物醫用材料產業的發展相對落後,科技成果轉化能力比較低,產業技術創新能力不強,技術高端產品多數依賴進口。但是,隨著國家重視程度不斷提升以及居民健康意識的逐漸提高,中國生物醫用材料產業的發展突飛猛進,近些年已湧現出一大批具備競爭力的優秀企業。

全球最大的生物醫用材料生產和消費國是美國,佔據了全球市場39%左右的份額;歐盟則是憑藉其早先的經濟基礎和較為完善的醫療保障體系等優勢緊隨其後,佔據了全球第二大市場,整個市場份額約為27%;亞洲地區是全球第三大市場,佔據了超過20%的市場份額,其中日本佔據了10%的市場,而且日本在血液透析材料等領域有著非常明顯的優勢,同時也帶動了其國內其他類型生物醫用材料的快速發展。

我國生物醫用材料產業的發展突飛猛進,並初具規模,現已經成為一個戰略新興產業,其總產值的增長遠高於同期國民經濟平均增速。

近幾年增速更呈加快趨勢,目前年增長已達20%左右,保守估計至2020年,我國生物醫用材料市場規模可達4,000億元左右。國家政策和市場導向不斷推動著國內生物醫用材料及其產品的創新與生產,國內企業在這一領域內相繼取得了豐碩的成果。2019年2月27日,樂普(北京)醫療器械股份有限公司自主研發的重磅產品“生物可吸收冠狀動脈雷帕黴素洗脫支架系統”(NeoVas)獲得國家藥品監督管理局(NMPA)批准的醫療器械註冊證,這標誌著我國在該領域的研發製造能力已達到國際領先水平,將引領經皮冠狀動脈介入治療(PCI)技術進入“可降解時代”。

發展趨勢及建議

目前,生物醫用材料的前沿及發展方向主要包括:新一代生物材料的設計與研發、納米生物材料及軟納米技術、表面改性及表面工程研究、先進製造方法學等。新一代生物材料的設計與研發是生物醫用材料研究追求的目標,納米生物材料及軟納米技術是生物醫用材料研發的前沿與熱點,表面和表面工程是現階段發展新一代生物醫用材料的主要途徑,先進的製造方法學是生物材料科學的一個重點。因此,許多研究機構都把目光聚集到這些研究方向,並在諸多細分領域內取得了突破性進展。


美國方面研發出新一代骨替代材料和有效延長幹細胞存活率的聚合物生物材料;

日本生物材料專家們開發出聚己內酯(PCL)增強的複合材料,同時設計出具有更高結晶範圍的無規聚合物單體共結晶材料;

歐盟方面,德國學者遵循人體機理製造了新型的骨骼癒合材料,並設計了磁力更強的磁性微球材料;

中國科研人員也在新型生物醫用材料中不斷創新,復旦大學科研團隊通過發展金屬-高分子複合技術,開發出一種兼備高的力學性能和適宜的降解速率的冠脈支架。中科院研究人員開發出一種減少癌症化療副作用的富勒烯氨基酸衍生物,極大提高了化療作用的耐受性,華南理工大學研究的電活性生物材料顯著促進骨整合和脊髓神經損傷修復效果。


近年來,我國生物醫用材料產業取得了長足的發展,已經成為國家經濟的重要支撐之一。限制我國生物醫用材料產業發展的“瓶頸”主要在於技術不能適應市場、技術與管理脫節、工程化薄弱、資金投入不足,從而造成研究成果轉化慢、產業化程度較低。

針對上述問題,對於未來我國在生物醫用材料領域的發展提出以下幾點建議:有關部門應建立促進生物醫用材料產業快速發展的政策和機制,明確激勵機制和政策支持,形成統一的全面規劃和管理體系;加強企業的研發能力;大力發展大型企業或企業集群,形成規模化生產等。


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