科學(xué)普及 | 淺談可降解生物醫(yī)用材料（下）

生物醫(yī)用材料，是和生物系統(tǒng)相作用，用以對生物體進行診斷、治療、修復(fù)和置換損壞的組織、器官或增進其功能的材料。生物醫(yī)用材料直接用于人體或與人體健康密切相關(guān)，因此對其標(biāo)準(zhǔn)與使用有嚴格的要求。生物材料植入人體內(nèi)后，可能會對局部組織和全身產(chǎn)生作用和影響，如果長期存在于人體內(nèi)會引起一系列的機體反應(yīng)，有時還需要二次手術(shù)將其取出，并需控制因手術(shù)而產(chǎn)生的二次感染，無疑增加了患者的痛苦和醫(yī)療費用。因此，可降解生物材料作為醫(yī)療領(lǐng)域新材料得到高度關(guān)注并迅速發(fā)展。

可降解高分子生物醫(yī)用材料種類

目前，可降解生物醫(yī)用材料的種類很多，主要分為可降解醫(yī)用高分子材料、合成可降解材料、可降解生物陶瓷材料、可降解醫(yī)用金屬材料以及可降解醫(yī)用復(fù)合材料等。

1）天然可降解醫(yī)用高分子材料

天然可降解醫(yī)用高分子材料通常是天然高分子經(jīng)過簡單加工后得到的材料。這類材料與人體組織結(jié)構(gòu)非常相似，可以通過酶的作用迅速降解，故其優(yōu)點是易于吸收。由于酶在人體不同組織或不同部位的濃度通常不相同，從而無法準(zhǔn)確估算出天然可降解材料在人體內(nèi)的降解速率，而這些天然可降解物質(zhì)又具有一定的活性，故其進一步應(yīng)用可能具有一定的限制。

天然可降解醫(yī)用高分子材料主要有膠原、絲蛋白、纖維素、殼聚糖及天然高分子的衍生物等。其中，膠原蛋白因其優(yōu)異的生物學(xué)功能、生物相容性和生物可降解等特性，成為生物材料和再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域最廣泛使用的蛋白質(zhì)材料之一，可用作美容填充材料、藥物遞送系統(tǒng)、手術(shù)縫合和組織工程支架等。

2）合成可降解材料

相較傳統(tǒng)的天然高分子材料來說，經(jīng)過物理或化學(xué)方式改性等生產(chǎn)工藝后合成出的可降解高分子材料可具有不同乃至更優(yōu)異的性能，從而滿足不同的醫(yī)療需求，因此具有更多的應(yīng)用優(yōu)勢。

但需注意該類材料降解產(chǎn)物的集中釋放容易產(chǎn)生炎癥反應(yīng)等問題。目前，針對合成可降解生物醫(yī)用高分子材料的研究主要通過聚合物材料（如聚氨酯、聚酯、聚乳酸等）性能來研發(fā)其在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。

3）可降解生物陶瓷材料

可降解生物陶瓷材料主要由磷酸三鈣陶瓷構(gòu)成，進入生物組織后，會逐漸被降解吸收或排出，生物新生組織將會替代植入的生物陶瓷材料。

這種材料降解性能極好，可作為優(yōu)良的骨組織修復(fù)材料，但缺點是力學(xué)性能不足以承受足夠的力，所以其應(yīng)用范圍多數(shù)是承受力較小的位置。

4）可降解醫(yī)用金屬材料

可降解醫(yī)用金屬材料分為鎂基、鋅基和鐵基可降解金屬。

鎂及鎂合金是迄今最具代表性的可降解金屬材料，鎂的密度接近與人體骨質(zhì)密度，斷裂韌性以及承力能力都強于生物陶瓷材料，因此是最為理想的骨組織修復(fù)材料；鋅及鋅合金力學(xué)性質(zhì)和降解速率適中，無鐵磁性，不會干擾核磁共振的檢測；鐵及鐵合金在相關(guān)研究中表現(xiàn)出優(yōu)良的力學(xué)性能，且降解速率較慢，可以保證植入體在人體內(nèi)長期發(fā)揮作用。

2022年3月，我國自主研發(fā)的IBS可吸收藥物洗脫冠脈支架系統(tǒng)(全球首款全降解鐵基可吸收冠脈支架)在云南省阜外心血管病醫(yī)院順利完成中國確證性臨床研究首例受試者入組。此前臨床研究初步表明其在簡單原發(fā)性冠脈病變中具有良好的安全有效性，在完成對血管的有效支撐后(即植入后3～6個月)便開始降解，于2年左右安全進入降解尾聲，最終被人體組織所無害吸收，從而能夠有效避免植入永久支架可能帶來的一系列遠期預(yù)后問題。

5）可降解醫(yī)用復(fù)合材料

可降解醫(yī)用生物材料則是將兩種或兩種以上可降解醫(yī)用材料（聚合物、生物陶瓷、金屬等）進行復(fù)合形成的新型材料，結(jié)合了各成分材料的優(yōu)勢，平衡了各類成分材料的物理及力學(xué)特點。例如聚合物/金屬復(fù)合材料，其具有聚合物生物相容性好與金屬材料強度高的優(yōu)點，成功解決了單一類材料無法滿足實際需求等問題。

可吸收醫(yī)療器械的注冊分類與現(xiàn)狀

我國可降解醫(yī)用材料的發(fā)展正步入快車道。經(jīng)不完全統(tǒng)計，我國目前已有近百個品種的可降解生物醫(yī)用材料,其產(chǎn)品在組織器官的診斷治療、替換與修復(fù)以及誘導(dǎo)新組織器官再生的特殊領(lǐng)域中占有很大比例。

根據(jù)《醫(yī)療器械分類規(guī)則》，可被人體吸收的醫(yī)療器械按照第三類醫(yī)療器械管理?？晌蔗t(yī)療器械主要集中在無源手術(shù)器械【手術(shù)器械-夾、手術(shù)器械-吻（縫）合器械及材料】、無源植入器械（骨接合植入物、脊柱植入物、整形及普通外科植入物）、注輸、護理和防護器械【可吸收外科敷料（材料）】、口腔科器械（口腔植入及組織重建材料）等幾個類別中。與全球其他發(fā)達國家和地區(qū)相比，我國可降解生物醫(yī)用材料的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)仍不夠堅實，醫(yī)用材料和醫(yī)用器械種類比較單一，科研與產(chǎn)業(yè)的對接度有待進一步提升。對于一些高精尖的產(chǎn)品，大多數(shù)依然需要進口，本土產(chǎn)品在市場上所占的比例依舊較低。

可降解醫(yī)用材料發(fā)展展望

可降解生物醫(yī)用材料的發(fā)展結(jié)合了醫(yī)學(xué)、化工學(xué)、材料學(xué)以及力學(xué)等多個學(xué)科，我國正集中力量對其進行深入研究。工業(yè)和信息化部等九部門聯(lián)合印發(fā)的《"十四五"醫(yī)藥工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，在醫(yī)療器械領(lǐng)域中重點發(fā)展可降解材料等生物醫(yī)用材料?！吨袊圃?025》中也提出要重點發(fā)展全降解血管支架等高值醫(yī)療器械。

基于各類可降解生物材料的優(yōu)勢，對已有的可降解生物材料進一步研究，從而改變材料性能及降解行為使之達到合適的降解要求或力學(xué)性能、擴大材料的應(yīng)用范圍等，是當(dāng)前可降解生物材料研究的熱點和難點。如可降解金屬在骨修復(fù)、口腔修復(fù)、神經(jīng)修復(fù)、血管組織修復(fù)、腔道修復(fù)、外科、生殖避孕、生物電子器件等領(lǐng)域開展臨床應(yīng)用前的評價和臨床應(yīng)用研究等。我國原創(chuàng)的新型生物材料--重組人源化膠原蛋白可廣泛應(yīng)用在皮膚、血管內(nèi)皮、子宮內(nèi)膜、創(chuàng)面、口腔黏膜修復(fù)及骨科等醫(yī)療健康領(lǐng)域。2021年6月,我國首個重組Ⅲ型人源化膠原蛋白凍干纖維獲批上市，得到了廣泛關(guān)注。

盡管可降解生物醫(yī)用材料有著巨大的發(fā)展?jié)摿εc廣闊的應(yīng)用前景，但是可降解生物醫(yī)用材料同樣面臨諸多問題。特別是與傳統(tǒng)材料相比，可降解生物醫(yī)用材料具有不同的物理、化學(xué)和生物特性，而現(xiàn)有的方法學(xué)標(biāo)準(zhǔn)多為通用性和指南性標(biāo)準(zhǔn)，部分方法本身的敏感性和特異性不足，因此亟需建立健全材料產(chǎn)業(yè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，建立針對可吸收性生物材料及產(chǎn)品的理化特性表征、降解研究及開發(fā)具有高度敏感性和特異性的生物相容性試驗方法，從而形成對該類產(chǎn)品的質(zhì)量控制和安全性評價的完整體系。

近年來，山東省醫(yī)療器械和藥品包裝檢驗研究院承擔(dān)并完成首批中國藥品監(jiān)管科學(xué)行動計劃重點項目"醫(yī)療器械新材料監(jiān)管科學(xué)研究"項目，通過本項目制修訂可降解材料生物學(xué)評價國家標(biāo)準(zhǔn)3項、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項，參與制定可降解生物材料國際標(biāo)準(zhǔn)1份，實現(xiàn)了我國新型可降解生物材料器械監(jiān)管技術(shù)體系"從無到有"的突破。

來源：中國生物材料學(xué)會生物材料生物學(xué)評價分會/山東省醫(yī)療器械和藥品包裝檢驗研究院 侯麗