生物材料的發(fā)展綜合體現了材料學(xué)、生物學(xué)、醫學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域科學(xué)與工程技術(shù)的水平。同時(shí),生物再生材料產(chǎn)業(yè)作為材料科學(xué)、生物技術(shù)、臨床醫學(xué)的前沿和重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域,以及整個(gè)生物醫學(xué)工程的基礎,已發(fā)展為整個(gè)經(jīng)濟體系中活力的產(chǎn)業(yè)之一。
一、定義與分類(lèi)
生物醫用材料是一類(lèi)用于診斷、治療、修復、替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高科技材料。根據中國生物醫學(xué)工程學(xué)會(huì )的定義與分類(lèi),生物醫用材料可根據材料的性質(zhì)、來(lái)源、用途等不同維度進(jìn)行分類(lèi)。
近年來(lái),可降解高分子材料、納米材料、組織工程材料等新材料逐漸應用在醫用領(lǐng)域,為眾多疾病的治療提供了新的方向。生物醫用材料及植入器械的研究和產(chǎn)業(yè)化也是醫療器械產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn),其發(fā)展和應用促生出了再生醫學(xué)這一新學(xué)科,其產(chǎn)品主要由干細胞、以生物材料為支架的組織工程化組織和器官、以及可供移植的生物組織和器官構成,包括口腔修復膜、骨修復材料、硬腦(脊)膜補片、人工角膜等。
二、市場(chǎng)規模與趨勢
作為一種低原材料消耗、低能耗、高技術(shù)附加值的新興產(chǎn)業(yè),近二十年來(lái)全球生物醫用材料市場(chǎng)持續增長(cháng)。根據麥姆斯咨詢(xún),2016年全球生物醫用材料市場(chǎng)規模約為709億美元,預計2021年將達到1491.7億美元,2016~2021年復合年增長(cháng)率為16%,遠高于全球醫療器械市場(chǎng)規模8%的增長(cháng)率。
我國在“十三五”期間出臺的《國家“十三五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃》、《“十三五”生物技術(shù)創(chuàng )新專(zhuān)項規劃》以及《“十三五”生物產(chǎn)業(yè)規劃》中,都將生物醫用材料及相關(guān)產(chǎn)品列為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域,鼓勵其產(chǎn)品創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)化。據統計,2010年我國生物醫用材料市場(chǎng)規模約670億元,發(fā)展到2016年增長(cháng)至1730億元,增長(cháng)了158.21%,近年來(lái)增速呈加快趨勢,年增長(cháng)率達20%,高于全球增長(cháng)率,十年內我國有望成長(cháng)為世界第二大生物醫用材料市場(chǎng)。
三、典型企業(yè)
1.冠昊生物
簡(jiǎn)介:廣東冠昊生物科技股份有限公司是一家從事再生醫學(xué)材料及再生型醫用植入器械研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。生物材料是公司三大板塊之一,已建成動(dòng)物源性醫用生物材料技術(shù)平臺。
主要產(chǎn)品:目前公司擁有國內外專(zhuān)利百余項,已上市的主要產(chǎn)品有生物型硬腦(脊)膜補片、B型硬腦膜補片、胸普外科修補膜、無(wú)菌生物護創(chuàng )膜、艾瑞歐乳房補片、優(yōu)得清脫細胞角膜植片,其中生物型硬腦(脊)膜補片在上市后以?xún)?yōu)異的性能迅速占領(lǐng)國內硬腦膜補片市場(chǎng),超越強生、貝朗等進(jìn)口產(chǎn)品位居國內市場(chǎng)占有率第一;優(yōu)得清脫細胞角膜植片采用全球首創(chuàng )的技術(shù),是世界上唯一以脫盲復明為主要療效指標的產(chǎn)品。
外延式擴張:為了深化布局眼科領(lǐng)域,冠昊生物收購了珠海祥樂(lè )股權,后者先后引進(jìn)了美國愛(ài)銳人工晶體和愛(ài)舒明人工晶體。
2.正海生物
簡(jiǎn)介:煙臺正海生物科技股份有限公司立足于再生醫學(xué)領(lǐng)域,專(zhuān)注于再生醫學(xué)相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化,主營(yíng)業(yè)務(wù)為生物再生材料的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售。
主要產(chǎn)品:公司目前擁有軟組織修復材料和硬組織修復材料兩大系列產(chǎn)品,臨床應用涵蓋口腔科、頭頸外科、神經(jīng)外科等領(lǐng)域,市場(chǎng)占有率持續穩居行業(yè)前列。其中,口腔修復膜和生物膜是最主要的兩類(lèi)產(chǎn)品,2017年營(yíng)收分別為8671萬(wàn)元和8631萬(wàn)元,合計占總營(yíng)收的94.66%。
3.微創(chuàng )醫療
簡(jiǎn)介:微創(chuàng )醫療科學(xué)有限公司是一家創(chuàng )新型高端醫療器械集團,總部位于上海張江,在上海、蘇州、嘉興、東莞、美國孟菲斯、法國巴黎近郊、意大利米蘭近郊和多米尼加共和國等地均建有主要生產(chǎn)(研發(fā))基地。
主要產(chǎn)品:微創(chuàng )醫療已上市產(chǎn)品約300個(gè),覆蓋心血管介入及結構性心臟病醫療、心臟節律管理及電生理醫療、骨科植入與修復、大動(dòng)脈及外周血管介入、神經(jīng)介入及腦科學(xué)、糖尿病及內分泌管理、泌尿及婦女健康、外科手術(shù)、醫療機器人與人工智能等十大業(yè)務(wù)集群,市場(chǎng)占有率均位居世界前五。
創(chuàng )新產(chǎn)品:截至2018年12月,微創(chuàng )醫療及其子公司已有14個(gè)產(chǎn)品進(jìn)入國家創(chuàng )新醫療器械特別審批程序,其中已有4個(gè)產(chǎn)品獲批。
四、生物醫用材料與3D打印
針對器官修復等新技術(shù)的發(fā)展需要,3D打印成為了生物技術(shù)和材料技術(shù)融合的典范。但是在現階段,3D打印材料的瓶頸制約著(zhù)3D打印技術(shù)的發(fā)展,生物醫用材料的3D打印尤其困難,需要考慮材料的強度、安全性、生物相容性、組織工程材料的可降解等,目前用于3D打印的生物醫用材料主要有金屬、陶瓷、聚合物、生物墨水等,其特點(diǎn)是分布范圍較廣,但是種類(lèi)極少。
醫用金屬材料 目前用于生物醫學(xué)打印的金屬材料主要有鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼和鋁合金等。隨著(zhù)納米3D打印技術(shù)的出現和發(fā)展,納米粉末打印材料逐漸成為研究的熱點(diǎn),金屬粉末在3D打印粉末市場(chǎng)中也占據了重要位置。
醫用無(wú)機非金屬材料 主要包括生物陶瓷、生物玻璃、氧化物及磷酸鈣陶瓷和醫用碳素材料。其中,生物陶瓷又包括磷酸鈣、磷酸二正硅酸鈣、雙相磷酸鈣、硅酸鈣/β-磷酸三鈣等材質(zhì),目前僅用于骨等硬組織打印。生物玻璃良好的生物活性和降解性使其在骨組織工程領(lǐng)域同樣有廣泛應用。
醫用高分子材料 醫用高分子打印材料具有非常優(yōu)異的加工性能,適用于熔融沉積打印和紫外光固化打印等多種打印模式,目前尋找具有主動(dòng)誘導、刺激人體損傷組織再生修復的一類(lèi)生物活性材料已成為醫用高分子材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
復合生物材料 與單一組分或結構的生物材料相比,復合生物材料的性能具有可調性,各組分既能保持性能的相對獨立性,又能優(yōu)化配置,大大改善單一材料應用的不足。
生物墨水 醫用水凝膠、生物交聯(lián)劑和活細胞共同組成了生物3D打印所需的“生物墨水”,目前已經(jīng)有研究人員利用3D生物打印技術(shù)和生物墨水打印出人體耳廓等活體組織,但材料與調節細胞有序地組合、器官內部血管構建、神經(jīng)系統構建的生長(cháng)因子相容等困難,使得3D打印復雜器官的實(shí)現仍有很大距離。
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