生物材料也称为生物医学材料，是指以医疗为目的，用于与生物组织接触以形成功能的无生命的材料。自19世纪80年代以来，以医疗、保健、增进生活质量、造福人类为目的的生物材料取得了快速的发展。它最早的使用可以追溯至19世纪末，在1886年，首例钢片和镀镍钢治疗骨折应用于临床获得成功。迄今为止，除大脑以外的各种人工器官已经应用于人体，并取得了良好的效果。 01. 广义生物材料的发展 一般认为，生物材料的发展大致经历了三代。 一般将第一次世界大战以前所使用的生物材料为第一代生物医学材料。代表材料有石膏、金属、橡胶以及棉花等物品。这一代的材料大都已被现代医学所淘汰。 第二代生物医学材料的发展是建立在医学、材料科学（尤其是高分子材料学）、生物化学、物理学以及大型物理测试技术发展的基础上的，研究人员也多由材料学家和医生来担任。代表材料有羟基磷灰石、磷酸三钙、聚羟基乙酸、聚甲基丙烯酸羟乙基醋、胶原、多肤、纤维蛋白等。这类材料与第一代生物医学材料一样，其研究思路仍旧是从改善材料本身的力学性能和生化性能，使其在生理环境下能够长期地替代生物组织。 第三代生物医学材料是一类具有促进人体自身修复和再生作用的生物医学复合材料。它是在生物体内各种细胞组织、生长因子、生长抑素及生长机制的结构和性能的基础上建立的叫，由具有生理“活性”的组元及控制载体的“非活性”组元构成，有较理想的修复再生效果。它通过材料之间的复合、材料与活细胞的融合、活体组织和人工材料的杂交等手段，赋予材料特异的靶向修复、治疗和促进作用，从而使病变组织大部分甚至全部由健康的再生组织取代。其中骨形态发生蛋白材料是第三代生物医学材料中的代表。生物材料实质上是一种特殊的功能材料，是一类与人类生命和健康密切相关的新材料。凡是应用于人体的生物材料都应具有良好的生物性能，这是保证其临床安全有效应用的重要技术指标。 02. 生物材料的分类 目前，生物材料主要包括医用高分子材料、生物陶瓷、医用金属材料等。 根据物质属性，生物医学材料大致可以分为以下几种。 1 生物医学金属材料 2 生物医学高分子材料 3 生物医学无机非金属材料或生物陶瓷 4 生物医学复合材料 5 生物医学衍生材料 按材料性质不同，生物材料一般可分为医用高分子材料、生物陶瓷材料、医用金属材料、生物降解材料、生物医学复合材料等。 1 医用高分子材料 这类材料具有优异的生物相容性和可加工性，广泛应用于医疗器械和植入物，如人工血管、心脏瓣膜、药物缓释系统等。 2 生物陶瓷材料 生物陶瓷具有良好的化学稳定性和生物活性，常用于硬组织修复，如骨修复材料、牙齿填充材料和人工关节。 3 医用金属材料 医用金属材料，如钛合金、不锈钢，因其高强度、耐磨损和耐腐蚀特性，常用于骨科植入物，如关节置换和骨折固定装置。 4 生物降解材料 这些材料能在生物体内逐渐降解而不留下永久性残留物，适用于药物递送系统、可吸收缝线和临时性植入物。 5 生物医学复合材料 这类材料结合了两种或以上不同性质的材料，以获得更好的机械性能和生物功能性，如用于组织工程的复合支架。 这些细分材料在生物医学领域中具有重要应用，它们的发展和创新对于提高医疗效果和患者生活质量具有重大意义。随着科技的进步，这些材料的性能和应用范围还在不断扩展。 03. 生物材料的性能介绍 生物材料的性能涉及多个方面，包括材料的生物相容性、生物降解性、力学性能等。 生物相容性 生物材料需要与生物体组织和谐共存，不引起不良反应。这包括短期的细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应，以及长期的慢性毒性、致癌性、生殖与发育毒性等。 生物降解性 生物材料在体内能够逐渐降解，这对于临时性的医疗植入物尤其重要。生物降解塑料如PHA和PCL具有良好的热塑性、成型加工性，多用于手术缝合线、骨折固定装置等，且研究人员可以根据使用环境调整材料的性能和降解时间。 力学性能 天然生物材料经过长期的自然选择与进化，其组织结构与力学性能持续优化。例如，梯度结构取向效应、原位结构再取向效应和多级“缝合”界面效应是天然生物材料性能优化的共性原则。 血液相容性 生物医用材料与血液接触时，应不引起血液凝聚和不破坏血液成分。材料表面吸附的蛋白质层会影响血小板粘附和红细胞的溶血，进而影响凝血过程。 免疫反应 生物医用材料可能引起机体的免疫反应，包括天然免疫系统和获得性免疫系统的反应。免疫反应可能由材料本身或其代谢产物触发。 体外降解性能评价 对可降解聚酯类生物医用材料的体外降解性能进行评价，可以为材料改性、工艺优化等提供数据支持。评价方法包括质量损失、外观形貌观察等。 生物材料的性能分析是一个多学科交叉的领域，涉及材料科学、生物学、医学、工程学等多个学科的知识。通过深入研究和评价这些性能，可以开发出更安全、更有效、更符合临床需求的生物医用材料。
