生物高分子材料一馬當先，“最值得關注的十大生物健康材料”公布
文章來源：賢集網 更新時間：2023-07-31 15:20:16
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膠原蛋白、纖維素、陶瓷、金屬…...這些平日里看上去沒啥關聯的東西，有一個共同的身份:可以成為生物材料。前兩者是天然生物材料，后兩者可以成為合成生物材料，都在現代醫學中發揮著重要作用。過去幾十年間，由于生物材料出色的適用性，科學界開發出了越來越多種類的生物材料，被廣泛用于醫療植入物、組織愈合和再生等各種場景。 而未來，隨著自動化、人工智能等技術發展，更具生物相容性、更適應個體差異、更智能化的新材料，將持續推動生物醫藥、醫療器械、腦機接口、再生醫學等相關領域的進步。 這其中，哪些是最值得關注的生物材料? 7月26日，首屆西湖未來論壇在杭州城西科創大走廊開幕。西湖大學未來產業研究中心發布了《最值得關注的十大生物健康材料》，具體包括：水凝膠、抗微生物材料、脂質納米粒、外泌體、生物墨水、可編程生物材料、蛋白質材料、自愈合材料、生物電子材料，以及可持續生物材料。 據悉，西湖大學未來產業研究中心和美國化學文摘社合作，通過大數據和人工智能，分析近20年關于生物材料的數十萬篇文獻、專利，結合西湖大學前沿科學家的洞見，篩選出最有發展潛力的十大生物材料，形成研究報告。在闡述現狀的同時，對未來發展趨勢給出極具前瞻性的專業見解。 西湖大學未來產業研究中心聯合學校近200位科學家，以顛覆性創新思維推進原創性的基礎理論和前沿技術突破，希望能從源頭上為培育未來產業提供支撐。而前沿生物與材料技術，也是浙江省和杭州市當前布局未來產業的關鍵技術方向。 開幕式當天，西湖大學和美國化學會出版部簽署為期3年的《美國化學會出版部、西湖大學關于聯合推動化學及相關物質科學領域科學事業發展的諒解備忘錄》，以共同推動科技事業發展，培養下一代科學家。 為在合成生物學與生物制造這一顛覆性技術領域,打造致力于基礎研究和產業應用的國際制高點，中國科學院天津工業生物技術研究所所長馬延和，中國科學院院士、西湖大學校長施一公，德國國家工程院院士曾安平共同為國家合成生物技術創新中心杭州研發基地揭牌。 生物高分子材料一馬當先 根據生物材料種類來看，主要有金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、生物活體組織等。隨著生物材料研究的不斷加深以及相關技術逐漸成熟，生物高分子材料目前是生物材料市場最主流的材料，占比高達49%，其次是金屬材料，市場份額為25%。 01水凝膠 能做隱形眼鏡也能加快傷口愈合 水凝膠是由三維聚合物網絡構成的柔性親水材料，能吸收和保持大量水分。它具有親水性和多孔性，呈交聯結構，具有無限的分子量，且不溶于水。 自前，水凝膠具備可定制的物理和化學特性,在隱形眼鏡、衛生用品和組織工程等多種場景中都有著廣泛的應用。 未來，什些特殊制的水凝膠，還可作為藥物或活性生物分子的刺激響應型載體，發揮保護傷口，甚至加速傷口愈合的功能。 02抗微生物材料 克服耐藥性用作靶向載體 抗微生物材料，是可指用于消滅真菌、病毒、寄生蟲等微生物的材料。納米材料獨特的結構和性質，使其成為這一領域最重要的材料。 目前，納米顆粒已被成功地用作針對細菌、真菌、病毒和寄生蟲的藥物靶向載體，是較為成熟的抗微生物材料。而科學文獻發表的趨勢顯示，納米纖維、納米棒、納米酶和納米線有望在未來大放異彩。 03脂質納米粒 高效遞送藥物 脂質納米粒(LNP) 是一種由脂質雙層膜包圍的納米顆粒，主要用于藥物遞送，能夠將各種小分子化合物和復雜生物物質遞送到人體細胞內。 新冠期間，mRNA疫苗的成功,就有賴于脂質納米粒的遞送功能。未來，脂質納米粒還有望更為廣泛地用于創傷愈合、疾病診斷、人工細胞模型等領域。 04外泌體 促進細胞間通訊 外泌體是由脂質雙層包裹的納米級(直徑30-150納米）細胞外囊泡。外泌體固有的穩定性、低免疫原性、生物相容性和良好的生物膜穿透性使其成為高效藥物遞送的優質天然納米載體。 05生物墨水 3D打印器官的神奇助手 生物墨水是指用于3D生物打印的天然或合成材料，主要以負載細胞的水凝膠形式存在。由生物墨水制成的三維支架，可以為細胞提供三維培養環境，持久保持人類細胞的多種生理和功能表型。 使用生物墨水進行3D生物打印，有望制造出免疫排異反應最小的人造生物器官。 06可編程生物材料 4D打印的智能材料 可編程生物材料是一種可以響應外部刺激或環境變化，而改變其性質和形狀的動態生物材料。自前，使用最為廣泛的可編程生物材料是形狀記憶聚合物，可單向或雙向地在酸堿度、磁場、光照和溫度發生改變時.改變自身形狀。 未來，可編程生物材料一個可能發展方向是4D打印材料，能夠不斷發生外形或結構的變化來應對外界環境的變化與需求。 07蛋白質材料 修復傷口、遞送藥物、生物傳感器 蛋白質材料是指由氨基酸組成的天然聚合物，大多具有優秀的生物相容性、生物可吸收性和可生物降解性，包括明膠、多肽、膠原蛋白、細胞外基質蛋白等類型。 值得一提的是，從天然絲綢中提取的絲蛋白近年來廣受關注，被認為在組織支架、涂層材料、植入物、傷口敷料、藥物遞送、生物傳感器等領域有著光明的應用前景。 08自愈合材料 開發電子皮膚的理想候選材料 自愈合材料是指能夠修復由長期機械磨損的材料，可有效地增加器材使用壽命，降低設備的維護和更替頻率，進而提升醫療植入物和生物傳感器的耐用性。動態聚合物是目前使用最為廣泛的自愈合材料，在促進傷口愈合、藥物遞送、生物成像等領域占據主導。 未來，自愈合材料還有望被用于開發成為電子皮膚，模仿天然皮膚特性，并進一步用于下一代可穿戴設備和假肢的開發。 09生物電子材料 數字化生物信號 生物電子材料是指可植入到生物體中的設備或植入物材料，在市場上有著迫切的需求。水凝膠、碳基材料、納米材料、半導體和聚合物薄膜是學術界目前最為關注的生物電子材料方向。 未來，納米半導體和導電聚合物有望取代傳統半導體材料，成為生物電子材料的主流，開發出可注射生物電子設備等一系列全新的應用。 10可持續生物材料 更環保、資源更可持續的新型材料 可持續生物材料或是通過生物過程產生，或是從可再生資源中提取，又或是同時通過這兩種方法獲取。它有望成為一次性口罩、手套、防護服和各類實驗室耗材的原材料替伐品，進而減少"白色污染”。 藻酸鹽、殼聚糖、生物纖維素等物質，都在近期廣受關注。假以時日，可持續生物材料將取得可持續性和可負擔性之間的平衡，進而獲得快速、大規模的推廣，幫助全球應對塑料廢棄物帶來的挑戰。 2026年全球生物醫用材料及其制品行業銷售規模將在5571億美元左右 生物醫用材料涉及億萬人的健康，是保障人類健康的必需品。生物醫用材料的應用不僅挽救了數以千萬計人的生命，使疾病得以早期發現和有效治療，并顯著降低了重大疾病的死亡率，同時，它對于改善人們的健康狀況和提高生活質量，具有重要的民用價值和社會意義。與此同時，生物醫用材料的應用將引起外科領域中組織、器官缺損和功能障礙傳統治療方法和模式的變革，大幅度降低醫療費用，增強對其它相關行業的影響和滲透，將成為材料學、生命科學與醫學等學科的強大發展動力，具有重要的行業意義并將帶來巨大的經濟效益。前瞻根據近年來全球生物醫用材料及其制品行業的發展變化預測出2026年全球生物醫用材料及其制品行業銷售規模將在5571億美元左右。 未來生物材料的發展趨勢包括生物可降解材料的研發、多功能生物材料的研發和納米技術的應用等。生物材料的不斷發展將會為醫學帶來更多的機遇和挑戰，也將會為人類健康的未來提供更多的希望和可能。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_530342.html 來源：賢集網 著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權，非商業轉載請注明出處。 |
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