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随着d的发展,在现代医疗领域中l常需要一些暂时性的材料Q如骨折内固定材料、药物控刉放体pȝQ这p求植入的材料在创伤愈合或药物释放q程中可生物降解。另外,在h体组l工E研I中,需要在一些合成材料上培养l织l胞(yu)Q让其生长成l织器官Q如软骨或骨、肝、血等Q这对材料提出?jin)更高的要求。由此诞生出一个新兴的产业——技术附加值最高的生物ȝ材料产业?
生物ȝ材料(Biomedical Materials)Q又U生物材?Biomaterials)Q是用于诊断、治疗、修复或替换Zl织或器官或增进其功能的一c高技术新材料Q可以是天然的,也可以是合成的,或是它们的复合?
PLA 和PGA可降解医用材料研I?
生物d中对可降解医用材料的要求是既要具有优异的力学性能Q又要具有良好的生物相容性,q必d有与应用旉相匹配的降解速率。在生物ȝ可降解材料领域,PLA和PGA是目前国内外应用较多的两U合成高分子材料?
聚^?PLA)是一U具有良好生物相Ҏ(gu)和可生物降解的聚合物,是食品药品监督管理局(FDA)认可的一cȝ物降解材料。它是热塑性塑料,可通过模塑、挤压、溶剂浇铸等技术加工成各种l构形状Q具有良好的机械强度、弹性模量和热成型性,且体内降解生成^酸无毒。在骨组l工E和软骨l织的再生与修复{领域中基本能满作为细?yu)生长蝲体材料的要求?
在PLA的注塑的?jng)场应用中,较?f)q泛的是Ҏ(gu)后的树(wi)脂。尽纯PLA有着高透明度、高光泽度等优点Q但是其而脆、加工难度大且不耐热{缺点媄(jing)响了(jin)它在注塑斚w的应用。当?dng)化学、塑料工业界都一直致力解册些问题。例如,利用BPM-500q种d剂可以提高PLA的冲d?加入量一U名为Biomax Strong的乙烯基p物可以改q?PLA的韧?与另一U生物降解树(wi)脂PHA共可以改善PLA的一些性能;另外Q日本的U学家们则开发出?jin)一U添加纸的耐热PLA?wi)脂。通过以上一些方式改性后的聚乳酸制品牺牲?jin)透明性,但是却改q了(jin)聚^酸在耐热性、柔韧性、抗冲性等斚w的缺P提高?sh)(jin)其加工难易E度Q因此应用范围也得到?jin)拓展。在h的注塑?wi)脂销售中大约?0%为改性聚乳酸?
而整体上Q相寚w昂的成本是阻PLA在注塑市(jng)Zq泛应用的最大原因。虽然纯?wi)脂通过填充Ҏ(gu)可以降低一些成本,但是在保证其性能的前提下Q这一措施的作用也有限Q如果需要在全生物降解这一前提之下改善PLA性能上的~陷Q比如耐热性能Q成本则更高?
高分子量的聚乳酸有非帔R的力学性能Q在Ƨ美{国已被用来替代不锈钢,作ؓ(f)新型的骨U内固定材料如骨钉、骨板而被大量使用Q其可被Z吸收代谢的特性病h免收?jin)二ơ开刀之苦。其技术附加值高Q是ȝ行业发展前景的高分子材料?
聚乙醇酸(PGA)同样h较好的生物相Ҏ(gu)?适合l胞(yu)的粘附和增殖。它可通过熔融UZ制成U维Q纤l具有良好的机械强度和可加工性,应用于组l工E肌腱、韧带等U维cL架中。其中,有些是直接将PGAU维作ؓ(f)支架Q而有些是PGAU维~织后作为支架?
但PGA的降解半衰期Uؓ(f)2周,׃降解速度q快Q在工程化食粘膜尚未Ş成之前不能提供够的支撑强度Q且亲水性差Q细?yu)吸附力较弱?
人工合成材料h良好的物理机械性能和丰富的加工手段Qƈ可通过改变分子量及(qing)其分布来调节降解速度。但不具备细?yu)可识别的特定位|信息,从而不具备良好的细?yu)亲和性,q是其作为理想的l织工程材料的主要障之一?
因此Q如何通过pҎ(gu)、表面修饰等多种Ҏ(gu)使材料具有细?yu)识别信L(fng)l构Q从而改善细?yu)亲和性,成ؓ(f)l织工程支架材料研究的一个重点和热点?
国外生物ȝ材料产业现状、规?
生物ȝ材料?qing)植入器C业是学科交叉最多、知识密集的高技术业,其发展需要上、下游知识、技术和相关环境的支撑,多数聚集在经、技术、h才较集中或(f)床资源较丰富的地区,产业高度集聚是发辑֛家医用生物医用材料业的重要特点?
生物ȝ材料产业不同于家甉|通讯行业Q单一产品的市(jng)场容量不大,l大部分单一产品销售额于US$100亿元。ؓ(f)提升企业?jng)场竞争力,回避风险Q发展壮大企业,国外跨国公司已从最初的较单一产品生Q通过企业内部技术创新和q购其它企业Q不断进行品生产线延和扩大,实现多品U生产?
生和销售国际化是生物医用材料发展的H出势。几乎所有生物医用材料的大型企业均是跨国公司Q其销售额的相当部分来自国际市(jng)场
为开拓国际市(jng)场,跨国公司通过向境外技术和资金输出Q在国外建立子公司和研发中心(j)Q就地生产和研发。同Ӟ为适应国际贸易的发展,国际标准化组l?ISO)不断制定和发布生物医用材料和制品的国际标准
国内生物ȝ材料发展概况
l过q十q的发展Q我国现代生物医用材料业已具雏形,q进入高速发展阶Dc(din)?
十一五”期_(d)我国投入4亿元用于生物ȝ材料研究。“十二五”期_(d)该数字增?.1亿元。同Ӟ研发先进ȝ讑֤和生物医学材料被U_国家中长期科学和技术发展规划,我国已进入生物医用材料研发应用的重要机遇期?
2013q_(d)我国ȝ器械销售额?800亿美元,q增长率Uؓ(f)20%Q其中生物医用材料销售额Uؓ(f)1200亿美元,q增长率大于25%?
但尽我国生物医用材料基研究已达到国际先q水qI但受专业技术壁垒及(qing)企业资金投入的限Ӟq口产品仍占据我国高端市(jng)场的半壁江山?
有报告指出,全球生物ȝ材料?jng)场集中度较高,强生、美敦力、贝朗等跨国公司控制?jin)主要?jng)场。近几年Q跨国公叔R过q购强化?jin)国内的市(jng)场CQ国内部分港股和外上市(jng)的优U公司以及(qing)未上?jng)公司,已经被外企收购?
面对外资蚕食Q本土生物医用材料及(qing)其制品业想要突_(d)q程?x)相对艰隑֒漫长?