生物医用材料是用于诊断、治疗、修复或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料,主要分为生物医用金属材料、医用无机材料、医用高分子材料和医用符合材料等。生物医用材料是医疗器械创新发展的“源头活水”。
据罗兰贝格预计,2022年我国医疗器械市场规模预计达9582亿元,2015-2022年复合增速约17.5%,已跃升为除美国外的全球第二大市场。全球生物医用材料及其制品占医疗器械产品市场的份额为40 %左右,其中以骨科、心血管两类应用产品的需求最大,分别占全球生物医用材料市场的37.5%和36.1%,其次是伤口照护、整形外科占比为9.6%、8.4%。
1、医用金属材料临床应用最为广泛
生物医用金属材料又称医用金属材料,是生物医用材料中的一个重要家族,包括纯金属及合金,传统上是一类生物惰性材料,具备较高的强韧性和耐疲劳性,是临床应用最广泛的承力植入材料。目前,医用金属材料主要应用于骨科、齿科及矫形外科的内植入物及人工假体等植入医疗器械,以心血管支架为典型代表的各类管腔支架,以及各式各样的外科手术器械和工具,为延长患者寿命、改善患肢功能、提高患者的整体生活质量发挥了重要作用。
在临床中,已经使用的医用金属材料主要有钴基合金、钛基合金、不锈钢、形状记忆合金、贵金属、纯金属铌、锆、钛、钽等。根据奥咨达医械云数据显示,如接骨螺钉这一三类医疗器械产品目前有效注册证超过206个,基本以钛合金材料制造为主,应用广泛,市场竞争激烈。随着经济收入提高,生活水平提升,人们愈发重视生命健康与安全,新型医用金属材料已受到国家和民众的双重关注。
主要的金属医用材料及特点
2、医用金属材料有哪些临床应用难题?
当生物医用金属材料广泛被用于植入材料时,长期的实用性与安全性便成为了对医用金属材料的第一要求。根据临床对于医疗器械相关材料的要求,其性能需要满足:
1)机械性能:应具有足够的强度和韧性,适当的弹性和硬度,良好的抗疲劳、抗蠕变性能以及必需的耐磨性和自润滑性。
2)抗腐蚀性:暴露在人体生理环境下可能发生的电解、点腐蚀、电偶腐蚀、磨损腐蚀、应力腐蚀等。
3)生物相容性:必需具备优异的生物相容性,对人体无毒、无刺激、无致癌、无突变、无排异等反应,最好具有生物活性。
有用是材料研究的灵魂。虽然,提高强度和韧性是医用金属材料研究发展永恒的主题,但是医用金属材料研究的困局不仅仅是这些。与陶瓷、高分子材料等其它类型生物材料相比,金属材料的耐蚀性能、耐磨损性能、生物相容性、生物活性等均有待进一步提高。目前,在临床应用中的医用金属材料仍然存在不可降解、有害金属离子溶出、无生物活性等痛点问题。如不锈钢、钛合金等传统的人体植入材料的力学性能优异,但是不可降解吸收,植入后需要二次取出或是永久留存于体内。
新型医用金属材料的发展目前主要体现在两个方向:
一、对现有材料性能进一步优化;
二、研究开发新型材料。
通过以上途径,进一步提高材料的生物力学相容性,改善材料对组织、细胞、血液相容性,赋予材料表面生物活性,实现材料的生物功能化和生物可降解吸收。