生物材料论文范文

生物材料论文范文生物材料论文范文 生物材料论文生物医用材料现状和发展趋势王龙庭913116650126生 物医用材料 又称生物材料 是用于诊断 治疗 修复或替换人体 组织或器官或增进其功能的一类高技术新材料 可以是天然的 也 可以是合成的 或是它们的复合 生物医用材料不是药物 其作用不必通过药理学 免疫学或代谢手 段实现 为药物所不能替代 是保障人类健康的必需品 但可与之 结合 促进其功能的实现 按国际惯例 其管理划属医疗器械范畴 所占医疗器械市场份额 40 生物医用材料的研究与开发必须有明确的应用目标 即使化学组成 相同的材料 其应用目的不同 不仅结构和性质要求不同 制造工 艺也不同 因此 生物医用材料科学与工程总是与其终端应用制品 一般指医用 植入体 密不可分 通常谈及生物医用材料 既指材料自身 也包括 医用植入器械 按材料的组成和结构 生物医用材料可分为医用金属 医用高分子 生物陶瓷 医用复合材料 生物衍生材料等 按临床用途 可分为骨科材料 心脑血管系统修复材料 皮肤掩膜 医用导管 组织粘合剂 血液净化及吸附等医用耗材 软组织修 复及整形外科材料 牙科修复材料 植入式微电子有源器械 生物 传感器 生物及细胞芯片以及分子影像剂等临床诊断材料 药物控 释载体及系统等 尽管现代意义上的生物医用材料仅起源于上世纪40年代中期 产业 形成在上世纪80年代 但是由于临床的巨大需求和科学技术进步的 驱动 却取得了巨大的成功 其应用不仅挽救了数以千万计危重病人的生命 显着降低了心血管 病 癌症 创伤等重大疾病的死亡率 而且极大地提高了人类的健 康水平和生命质量 同时其发展对当代医疗技术的革新和医疗卫生系统的改革正在发挥 引导作用 并显着降低了医疗费用 是解决当前看病难 看病贵及 建设和谐稳定的小康社会的重要物质基础 伴随着临床应用的巨大成功 一个高技术生物医学材料产业已经形 成 且是一个典型的低原材料消耗 低能耗 低环境污染 一个售价 5000余元的药物洗脱冠脉支架 其不锈钢用量仅 100mg 全球不锈 钢用量不超过1吨 高技术附加值 知识成本可达总成本的50 70 的新兴产业 近十余年来以高达20 以上的年增长率持续增长 即使近年国际金融危机导致世界经济衰退 xx年美国医疗器械产业 仍保持7 的年增长率 表明其发展受外部环境影响很小 对国家经 济及安全具有重大意义 是世界经济中最具生气的朝阳产业 生物医用材料是当代科学技术中涉及学科最为广泛的多学科交叉领 域 涉及材料 生物和医学等相关学科 是现代医学两大支柱 生物技术和生物医学工程的重要基础 由于当代材料科学与技术 细胞生物学和分子生物学的进展 在分 子水平上深化了材料与机体间相互作用的认识 加之现代医学的进 展和临床巨大需求的驱动 当代生物材料科学与产业正在发生革命 性的变革 并已处于实现意义重大的突破的边缘 再生人体组织 进一步 整个人体器官 打开无生命的材料转变为有生命的组织的 大门 在我国常规高技术生物医用材料市场基本上为外商垄断的情况下 抓住生物材料科学与工程正在发生革命性变革的有利时机 前瞻未 来20 30年的世界生物材料科学与产业 刻意提高创新能力 不仅可为振 兴我国生物材料科学与产业 赶超世界先进水平赢得难得的机遇 且可为人类科学事业的发展做出中国科学家的巨大贡献 随着人口老龄化 中 青年创伤的增加 高技术的注入 以及人类 对自身健康的关注度随经济发展提高 生物医用材料产业高速发展 同时 它亦是世界贸易中最活跃的领域 年贸易额复合增长率达25 正在成长为世界经济的一个支柱性产业 全球最大的医疗器械生产和消费国家是美国 xx年它占全球市场的4 0 左右 消费全球产品的37 年增长率约8 由于经济发达 社会 医疗保障体系健全 欧盟成为全球第二大医疗器械市场 占有全球 市场份额的29 亚太地区是全球第三大市场 占有18 的市场份额 其中日本是亚 太地区医疗技术最先进且发展最快速的国家 是世界第三大医疗器 械消费国 我国和印度则最具备成长潜力与空间 因拥有最多的人 口 且其医疗保健系统正在发展当中尚未成熟 东南亚国家的医疗 保健系统也还有很大的改善空间 因此市场也将持续成长 拉丁美 洲是另一个成长最迅速的区域 墨西哥 巴西 阿根廷和智利等国 家都逐步向工业化国家发展 预估未来对医疗器械的需求也将会保 持较大速度增长 产业高度集中 垄断 产品多样或多角化是生物医用材料产业发展 的又一特点和趋势 xx年世界医疗器械产业由27000个医疗器械公司构成 其中90 以上 为中小企业 发达国家的中小企业主要从事新产品 新技术研发 通过向大公司 转让技术或被大公司兼并维持生存 大规模产品生产及市场运作基本上由大公司进行 不同于我国医疗器械企业 多 小 散 发达国家医疗器械产业 已形成 寡头 统治的局面 全球市场也呈现类似的格局 xx年 排名前50位的跨国大公司占有全球医疗器械市场的88 其中 排名前25位的公司占有75 xx年6家美 英公司占有全球骨科材料 和器械市场的 75 其中前4家美国公司和英国Smith Nephew公司 占有人工关节市场的90 6家大公司占有心脑血管系统修复材料及 植 介 入器械市场的80 90 5家大公司占有血液净化及体外循环系统材料和装置市场的80 牙种植体和牙科材料市场基本上为大公司所垄断 为提高市场竞争力 保持优势 世界医疗器械行业的兼并和整合一 直在进行 仅1998 xx期间 美国行业年均兼并收购达200起 行业集中度或垄断度不断 提高是生物医用材料产业发展的一个重要趋势 生物医用材料产业不同于家电或通讯行业 单一产品的市场容量不 大 绝大部分单一产品销售额小于US0亿元 为提升企业市场竞争力 回避风险 发展壮大企业 国外跨国公司 已从最初的较单一产品生产 通过企业内部技术创新和并购其它企 业 不断进行产品生产线延伸和扩大 实现多品种生产 例如 xx xx年美国GE公司相关并购次数达59次 再如成立于1949年的国际第 四大医疗器械生产企业美敦力公司 已从最初的心脏起搏器生产发 展成为多品类产品生产 产品覆盖了心律失常 心衰 血管疾病 人工心瓣膜 体外心脏支持系统 微创心脏手术 恶性及非恶性疼 痛 运动失调 糖尿病 胃肠疾病 脊柱病 神经系统疾病及五官 科手术治疗等多个领域疾病治疗的产品 公司年销售额大大增加 收入复合增长率已达11 利润复合增长率达10 近几年来公司大 部分收入均新产品销售 大约2 3的销售额过去三年研制和发展的新 产品 研发经费投入达销售额的10 生产和销售国际化是生物医用材料发展的突出趋势 几乎所有生物医用材料的大型企业均是跨国公司 其销售额的相当 部分国际市场 如xx年美国强生公司 销售额的40 xx年美敦力销 售额的43 均境外市场 为开拓国际市场 跨国公司通过向境外技术和资金输出 在国外建 立子公司和研发中心 就地生产和研发 同时 为适应国际贸易的发展 国际标准化组织 ISO 不断制定和发 布生物医用材料和制品的国际标准 生物医用材料产业的发展强烈依靠相关领域先进技术的支持及经济 实力 美国医疗器械的高速发展及其在国际上的领先地位得力于其航天技 术 生物技术 微电子技术 精密加工技术 软件开发等领域为医 疗器械产业发展提供的支撑 以及良好的政策环境 目前发达国家依靠其顶尖的科技创新和经济实力 主要生产技术含 量高的生物材料和植入器械 劳动密集型 资源消耗型企业已逐渐 向海外转移 因此其技术装备非常先进 各种高档的加工中心 专用机床 激光微加工及涂层等设备已装备 于生物材料企业 自动化 信息化技术已在生产中广泛应用 最先 进的检验设备在大公司中随处可见 先进的技术装备确保了其产品的先进性及市场的垄断地位 生物医学材料的应用虽已取得极大成功 但是 长期临床应用亦暴 露出不少的问题 突出表现在功能性 免疫性 服役寿命等不能很 好地满足临床应用的要求 如人心瓣膜植入12年后死亡率达58 血管支架植入后血管再狭窄率 达 10 人工关节有效期老年组为12 15年 中青年组仅 5年等 根本原因是材料或植入体基本上以异物 存在体内 当代医学对于组织及器官的修复 已向再生和重建人体组织或器官 或恢复和增进其生物功能 个性化和微创伤治疗等方向发展 传 统的生物医学材料已难于满足临床要求 赋予材料生物结构和生物功能 充分调动人体自我康复的能力 再 生和重建被损坏的人体组织或器官 或恢复和增进其生物功能 实 现被损坏的组织或器官的永久康复 已成为当代生物医学材料的发 展方向 主要前沿领域集中于可诱导被损坏的组织或器官再生的材料和植入 器械 以及用于治疗难治愈疾病 恢复和增进组织或器官生物功能 的药物和生物活性物质 疫苗 蛋白 基因等 靶向控释载体和系统 等 生物医学材料及植入器械的前沿研究正在不断取得重大进展 美国F DA已批准7个组织工程化产品上市 中国SFDA已批准可诱导骨再生的 骨诱导人工骨及组织工程化皮肤上市 并颁布了七个组织工程化产 品标准 一大批可再生组织的植入器械正在国内外临床试验中 前沿研究已面临实现重大突破的边缘 设计和制造有生命的人体组织 进一步整个人体器官 其发展和应用已催生一个新的学科 再生医学 预计再生医学的发展将萌生一个再生医学产品的新产业 未来20年内其市场销售额将突破US00亿元 再生医学产品主要由干细胞 以生物材料为支架的组织工程化组织 和器官 以及可供移植的生物组织和器官所构成 生物医用材料是 其发展的基础 虽然前沿研究正在取得重大进展 但是由于技术及其他原因 传统 材料至少仍将是未来20 30年内生物医学工程产业的基础和临床应用的重要材料 传统生物医学材料生物学性能的改进和提高 亦是当代生物医用材 料发展的另一个重点 生物医用材料植入体内与机体的反应首先发生于植入材料的表面 界 面 即材料表面 界面对体内蛋白 细胞的吸附 黏附 传统材料的主要问题是对蛋白 细胞的随机吸附 黏附 包括蜕变蛋 白的吸附 从而导致炎症 异体反应 植入失效 控制材料表面 界面对蛋白的吸附 进而细胞行为 是控制和引导其 生物学反应 避免异体反应的关键 因此 深入研究生物材料的表面 界面 发展表面改性技术及表面改 性植入器械 是现阶段改进和提