从义牙说起

1从义牙说起

义牙是人类最早使用的生物医学材料之一。公元前2500年的中国和埃及墓葬中就发现有义牙。约在公元前1 500年，人们开始用黄金来制作义牙，并取得了很好的效果。现在来看，这一只简单的义牙算不了什么，但在3000多年前，人们能从众多的材料中选用黄金来作为制作义牙的生物医学材料，确实独具慧眼。因为黄金不仅性质稳定，具有很好的耐腐蚀性和耐磨性，而且容易加工，今天人们仍在用黄金制作义牙。第一只义牙的出现标志着人类在生物医学材料的应用方面迈出了成功的第一步。

生物医学材料或称生物材料是指能植入人体或能与人体生物组织或液体相接触的材料，它具有天然器官组织或部件的功能。如义牙能代替真牙的功能，人工心脏能代替患者心脏的功能。生物医学材料可以是天然材料，也可以是人工合成的材料，或者是二者的结合，还可以是有生命的活细胞、组织与无生命材料的结合。这类材料用于制作植入人体的各种制品，以及需要与人体血液直接接触的医用导管材料、医疗器械中需要进入人体的探头和电极材料。

生物材料是研制人工器官如义牙、人工关节、人工心脏等的物质基础，迄今被研究过的生物材料已超过千种，被广泛应用的达数十种，根据生物材料的用途，主要有以下几类。

（1）用于骨科和齿科的硬组织材料，这些材料可以代替牙齿和骨的部分功能，这也是应用最早和目前较成熟的生物材料之一。

（2）用于填充和修复软组织的材料。

（3）用于替代心脏和血管功能的心血管材料。

（4）血液的代用品。

（5）用于净化血液、除去血液中有毒物质的膜材料，用该膜过滤血液，可除去血中的有毒成分。

（6）用于手术和创伤缝合的黏合剂和缝线。

（7）药物载体材料，这些材料能像火箭装载卫星一样将药物送到人体内的特定部位。一般情况下，人体服用或注射药物后，往往分布于人体全身各个部位，这不仅浪费了药物，也容易产生副作用，通过药物载体材料将药物送到特定病变部位，这样既减少了药物用量，又提高了治疗效果。

生物材料的发展由来已久，古代人类发现了用天然材料来治病，其中也包括用天然材料来修复人体的创伤，这便是人类最早使用的生物医用材料。例如，公元前3 500年，埃及人用棉花纤维、马鬃等缝合伤口；墨西哥印第安人用木片修补受伤的颅骨；在3 000多年前，人类就开始用黄金来修复牙齿，并沿用至今。1588年，人们用黄金来修复颚骨，1775年开始用金属在体内固定骨折。1851年，发明了天然橡胶的硫化方法以后，人们开始采用硬胶木来制作人工牙和颚骨。但在20世纪以前，生物医学材料的发展十分缓慢。

直至近数十年来，生物医学材料的研究才有了较大进展，这在很大程度上归功于高分子材料科学的发展。1936年发明了有机玻璃，很快就用于制作义牙和补牙。1943年，赛璐珞薄膜开始用于血液透析。1950年开始用有机玻璃制作人工股骨头。20世纪50年代，有机硅聚合物开始应用于医学，对人工器官的研究起到了很大的促进作用。特别是20世纪60年代以后，具有各种特殊功能的高分子材料不断研制出来，一部分从事高分子材料科学的研究人员也把研究方向转到了生物医用高分子材料方面来。在经济发达的国家，用高分子材料制造医疗用品已十分普遍。1976年美国医用塑料的消耗量就已占当年消耗量1 230万吨的4.4%，达54万吨。现在除了大脑之外，其他的人工器官都在进行研究，至20世纪80年代末，美国和欧洲每年用于人体自然缺陷和损伤的修复植入材料就达500万件，每年有数百万人在使用人工器官。全世界有近百万人靠人工肾来维持生命，在美国，每百万居民中就有50名心脏病患者要植入心脏起搏器。每年有4万人安装人工心脏瓣膜，有18万人植入人工血管，有12万人安装人工髋关节，有10万妇女在胸部注入有机硅整容。人工器官的价格十分昂贵，人工髋关节价格约为2 000美元，人工心脏约为6万美元。在美国，仅人工心脏瓣膜和人工血管的年销售额就达5亿美元，生物医学材料已成为一个新兴的产业，2000年，全球生物医用材料（包括人工器官）的销售额已达到400亿美元。