中国生物材料：从配角到主角

2005.06.29

访“生物医用材料基本科学问题”项目组

记者：周清春

首席：顾忠伟

时间：2005年6月16日上午10： 00

地点：国家生物医学材料工程技术研究中心（四川大学）

■编者按

开始“生物医用材料基本科学问题”项目的采访之前，我们看到更多的是关于这个产业的数字——生物医用材料具有很高的技术附加值，其在高技术材料市场上每公斤达一千二百到十五万美元；从潜在需求来看，就医疗器械的人年均消耗额计我国仅为七美元左右，美国则高达三百美元以上；目前我国生物医用材料产品技术结构极不合理，技术含量高的产品百分之九十以上依靠进口。面对如现状，科学家做了些什么，医用生物材料产业将何去何从，让我们一起听听记者采录的声音。

生物材料是一类用于诊断、治疗或替换人体组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，它的研究与开发直接涉及人民健康，它不仅挽救了数以千万计危重病人的生命，而且提高了人类的生存质量，对国民经济和社会的发展具有十分重要的意义。

6月16日，记者就我国目前生物医学材料发展状况采访了973计划“生物医用材料基本科学问题的研究”项目首席顾忠伟教授。

记者：有关资料表明，2002年全球仅生物相容性材料和终端产品市场已从2000年230亿美元增长至500亿美元，平均年增长率达50%。

顾忠伟：生物医用材料是医疗器械产业的基础，它的研究与开发对国民经济和社会发展具有十分重要意义。近10年来，随着人口老龄化和中青年创伤的增加，生物医用材料和制品的市场一直保持15%以上的年增长率，发展势态已可与信息和汽车产业相比，正在成长为本世纪世界经济的一个支柱性产业。

记者：那我国在这方面又面临一个怎样需求呢？

顾忠伟：生物医用材料属医疗器械范畴。我国生物医用材料及制品的巨大需求可以从两个方面来看。一是目前的需求，我国医疗器械产业近十年来虽以高达15%—18%的年增长率持续增长，但市场年增长率却高达20%—27%，而且所占国际市场份额不到3%，远不能满足13亿人口的需求。生物相容性材料和制品的需求量与实际用量存在差异更大；二是从潜在需求来看，就医疗器械的人年均消耗额计，我国仅为7美元左右，美国则高达300美元以上；就医疗机构看，据卫生部网站统计，2003年我国总计293323家，拥有病床300余万张；就疾病患者看，我国癌症年发病率已达200万人，心脑血管病年死亡率近300万，残疾人达7000万，乙肝带菌者1.2亿，糖尿病患者约3000万，老年痴呆症患者50万。随着国民经济的发展、人民生活水平的提高，以及人口老龄化，对生物医用材料及制品的需求越来越大。

记者：但是，我国生物医用材料和制品所占世界市场份额不仅很低，产品技术水平基本上处于低、中档，质量欠佳，高端产品基本上为进口品所垄断。

顾忠伟：是的，目前我国生物医用材料高技术产业体系尚未形成，产品技术结构极不合理，技术含量高的产品90%以上依靠进口。1995年以来，国外厂商及其产品已以高达200%—500%的年增长率涌入我国市场，与1995—1997三年外商共注册产品1952种相比，仅2003年一年境外产品的注册数已达2192种。昂贵的进口品不仅增加了国家和人民医疗费用的沉重负担，使一些普通老百姓难以得到应有治疗，而且对我国生物医用材料和制品产业的发展构成严峻挑战。所以，在我国，发展生物医用材料科学与产业，已迫在眉睫。

记者：那国际上生物医用材料的前沿研究，已经取得哪些显著成果呢？

顾忠伟：例如：在类似于细胞外基质的载体上培养出的人造皮肤，已用于治疗大面积烧伤以及糖尿病引起的脚部溃疡；利用聚合物膜密封细胞技术治疗血友病、贫血、生长激素缺乏、神经退化等先天性生理缺陷病；经等离子喷涂形成的生物化表面，得到了可承受复杂应力的表面生物活性钛合金人工关节及脊柱修复体等，并已投入临床使用；利用高分子前体注射到病变组织清除后的缺损腔，经原位聚合得到了构建组织生长的支架；通过材料的进一步优化，人工心脏和可植入式智能假肢等人体器官的研究亦在稳步推进等等。

记者：这么一说，近30年，生物医用材料的研究与开发已取得了引人瞩目的成就，而这是不是意味着我国失去了发展的良机。

顾忠伟：恰恰相反的是，我国正面临着一个难得的机遇。

一是因为，基于材料科学技术、细胞生物学和分子生物学的进展，生物医用材料科学正在发生意义重大的变革：传统生物医用材料正在发展进入真正仿生材料的崭新阶段，但其前沿研究和产业起步仅10余年；二是，就全球而论，整个生物医用材料的研究和开发虽已取得极大的成功，但常规材料的基础研究薄弱，比如迄今用于制造200余种医用植入体的主要生物医用材料虽不到20种，却没有一种是以医用为目的专门发展的，都是其它高技术材料的移植。

因此，当代生物医用材料科学发生的变革以及对常规材料必须的回顾研究，为我国提供了一个难得的机遇，使我们有可能在与国际相距不远的起点上，发展我国的生物医用材料科学与产业。

记者：那要发展生物医用材料，最重要的一点是什么？

顾忠伟：生物医用材料具有很高的技术附加值，其在高技术材料市场上每公斤达1200-150000美元，而建筑材料仅为0.1-1.2美元，宇航材料也仅100-1200美元，所以其关键技术严格保密。因此发展生物医用材料必须首先加强基础研究，建立我们自己的科学基础。

记者：那目前，我国生物医用材料领域在国际上处于一个什么样的地位呢？

顾忠伟：通过近十年的发展，特别是本项目的实施，我国生物材料科学与工程在国际上已从上世纪80和90年代不足轻重的配角，到成功地登上世界舞台，成为国际生物材料界不可缺少的主角。

比如，在2004年澳大利亚举办的第七次世界生物材料大会上，本项目组作为主力和核心，使我国论文总数及邀请报告数已跃居39个国家和地区的第4位，仅次于美、日、英，并且我们成功地赢得了2012年第九次世界生物材料大会的主办权，标志着我国生物材料科学与工程已开始步入国际先进水平。世界生物材料大会每四年举行一次，是国际生物材料界层次最高、规模最大的综合性学术会议，亦是国际生物材料科学与工程发展状况的一个检阅，在这个大会上，可以大体反映出一个国家在生物材料科学与工程方面的总体水平。

新一代骨诱导人工骨研制成功

通过五年项目实施，该项目已经创造性地发展了一系列具有我国自主知识产权的新型生物材料及制品，例如，研制出国际上新一代骨诱导人工骨，取得了良好的临床应用效果；基于自组装原理设计的仿骨人工骨也正式上市；基于分子识别原理的全血灌流吸附材料获得美国专利，已在临床应用；研制出比目前国际市场上更为优良的表面改性心血管系统介入治疗器械和人工心瓣膜，并已完成临床前试验；一批药物和生物活性物质控释载体材料、人造血管及介入导管产品也正在孕育中等等。这些都将使我国高技术生物材料产业在未来5—10年内，以新的面貌呈现于国际生物材料界。

通过本项目，在国际上率先建立了比较完整的生物材料骨诱导理论，提出在不外加生长因子和活体细胞的情况下，通过材料自身优化设计，充分利用人体自我康复能力，可以使无生命的生物材料具有诱导骨形成的生物功能。这是对无生命的生物材料不可能具有诱导组织形成的生物功能这一传统观念的挑战。其研究成果获2005年教育部科技进步一等奖，以及全国百篇优秀博士论文。进一步研究还发现生物材料在特定条件下可诱导软骨形成，受此启示，生物材料界已推进生物材料骨诱导性研究到对非骨组织诱导性的研究。