生物医用材料的核心概念

（一）生物医用材料的界定与作用

生物医用材料，亦被称作生物材料，是一类旨在通过外科手术、理疗或替换人体组织/器官来诊断、治疗或修复生物系统疾病的材料。这些材料必须对人体无害，且在达到治疗目的后能够完全降解或移除。它们不仅属于医疗器械的范畴，更与人体健康和生命安全息息相关。

生物医用材料不仅涉及材料学，还与医学、生物学等多个学科交叉融合。其作用机制在于与人体组织的结合与相互作用，从而实现对人体组织或器官的替换、功能改善或修复，以及治疗过程的辅助。这些材料在临床医学中发挥着至关重要的作用，直接影响着患者的康复与生活质量。

（二）生物医用材料的三大功能

生物医用材料具备多种功能，其中最为主要的是替换损坏的组织或器官，如人造假牙、人工关节等；改善或修复器官功能，如脊柱修复支架、心脏起搏器等；以及用于治疗过程，如药物载体与控释材料、血液透析薄膜等。这些功能的实现，不仅需要通用生物医用材料的支持，更需要组织工程生物医用材料的创新，同时依赖于先进控制释放系统的精准调控。

（二）生物医用材料的分类

生物医用材料可根据材料性质进行多元化分类。传统上，这些材料被划分为五大类：生物医用金属材料、生物医用高分子材料、生物医用复合材料、生物医用无机材料以及生物医用再生材料。每一类材料都有其独特的特点和应用领域。

（1）生物医用金属材料

金属材料，如不锈钢、钴合金、钛合金和形状记忆合金，因具有良好的组织相容性、抗疲劳性以及广泛的临床应用而备受青睐。它们常被用于人体软组织、硬组织等多个器官的修复与替换。

（2）生物医用高分子材料

高分子材料根据其可降解性分为两类：非降解型和可降解型。非降解型材料，如聚乙烯、聚丙烯和芳香聚酯，在生物环境中保持稳定，适用于人工器官、软组织或硬组织修复以及人工造血等领域。而可降解型材料，如纤维素、胶原和甲壳素，则能在热力学和动力学作用下发生降解，常用于药物释放和送达载体等临时性植入装置。

（3）生物医用复合材料

复合材料通过结合两种或多种不同材料的优势，实现了与人体组织、器官的更佳结合，从而优化了临床效果。常见的复合材料包括甲基纤维素、聚乙烯醇和羧甲基纤维素等。

（4）生物医用无机材料

无机材料，如生物陶瓷、生物玻璃和碳素材料，在骨科修复、牙齿修复以及植入材料方面发挥着重要作用。它们化学性能稳定，生物相容性良好，为患者提供了可靠的修复选择。

（5）生物医用再生材料

再生材料源自天然生物体组织，是新型的生物医用材料。其生物相容性优异，能与受损组织完美融合，且免疫性低，有效减少了免疫排异反应的风险。
生物医用材料的应用历史可追溯至远古。在公元前3500年，古埃及人便开始使用棉花纤维和马鬃毛进行伤口缝合；而墨西哥的印第安人则利用木片来修补受伤的颅骨。随着时间的推移，公元前2500年，中国官宦世家已开始使用黄金、银、锡、汞合金等材料来修复缺损的牙齿。到了1800年，金属板在骨折固定中的应用已相当普遍。1851年，硫化天然橡胶的发明为生物医用材料带来了新的可能，人们开始用其制作人工牙托和颚骨。直至1886年，临床上成功运用钢片和镀镍钢治疗骨折，这标志着生物医用材料行业的正式崛起。近现代以来，该领域经历了初步发展、快速崛起以及创新发展三个重要阶段。