MD+DI： 生物材料研究如何使矫形外科和心血管器械以及其它医疗应用发生改观？

Hendriks： 生物材料的使用历史悠久，并且颇有趣味，展现了绝佳的创新理念和医疗成果。 从文明伊始，人类就不断开始探索以天然材料替代或增强人体天然功能的方式。 据考古记载，古埃及人曾使用海贝代替缺失的牙齿，用亚麻缝合伤口——这可能是首例牙齿移植和缝合手术。

天然材料历来多是生物医学主要用材——从塔希提岛上用于缝合头骨孔洞的椰子壳，到 1891 年首次记载的用于创建人工髋关节的象牙。

生物医学材料的真正变革始于 20 世纪后半叶，当时随着合成材料的引进，医疗器械制造商有了更多的选择，而不必再受制于天然材料带来的众多局限及风险。

如今，随着生物材料领域的不断创新和进步，医疗服务提供商和器械制造商正寻找方法以期能解决当今世界的难题之一： 人口老龄化。
以下几例介绍了生物材料技术在医疗器械设计上的创新作用：

在心血管领域，新技术——“肝素涂层”在心脏直视手术中的体外循环上临床效果显著。 体外循环的反应远不只是简单的止血紊乱。 还伴有剧烈的全身炎症反应。 肝素管道经证实有助于减轻炎症，尤其是在长期的心肺支持下。

欲知更多生物材料信息，请查看 Hendriks 对以下问题的回答：
您如何看待生物材料在不久的将来以及更长时期内在医疗领域的作用？  
您所指的“三代生物材料”是什么？  
您能否简要描述一下生物材料当前以及未来可能对组织工程学发挥的作用？  
另一例是关于血管狭窄的治疗。 生物材料技术可以设计和开发血管成形术球囊导管，其性能通过亲水润滑涂层，如 DSM ComfortCoat 的应用，得到进一步改善，有助于提高导管的可操作性。 球囊导管本身的设计选材，历经多次迭代，最终有了现今使用的最小配置导管和高性能球囊。

再狭窄率较高的球囊血管成形术，很快会被支架置入术取代。 如果拿第一代支架与今天的支架做对比，我们可以清楚地看到生物材料技术如何使支架越变越小。 曾经引进了治疗血管狭窄方面的第三个技术高峰——“药物洗脱支架”。 在药物洗脱涂层的制备方面，生物材料技术已经发挥了关键作用，并且仍将继续发挥作用。 聚合物基药物供应方案设计成功与否，需要综合多种聚合物性能要求。 关于设计标准，有生物相容性、药物洗脱率、药物相容性、成膜性能、表面粘附性、包装要求等等。最近，药物洗脱支架涂层的开发中引入了生物降解聚合物，如用于 Svelte 的新式一体化药物洗脱支架系统的基于氨基酸的专用药物载体。
在矫形外科领域，所有人造关节，大多专用于髋关节和膝关节置换，是生物材料技术发展在临床应用取得的最大成功。现今，每年进行的髋关节和膝关节置换手术超过一百万例，使许多患者改善了生活质量，并恢复了活动能力。

“显然，生物材料技术使现代医学发生了变革……”
Dyneema Purity 纤维是生物医学材料领域取得的一项最新成果。这些超高分子量聚乙烯 (UHMwPE) 纤维在移动植入物方面被证明有效，超越了传统骨科纤维和缝线的局限。传统纤维，如聚酯、聚丙烯或尼龙，强度中等，在最终断裂之前具有相对较高的弹性（延伸率）。超高分子量聚乙烯纤维则相反：它的强度更大，就重量而言，纤维比钢强 10 倍以上，由这些纤维制成的镶边或缝线的强度有可能达到同类聚酯产品的两倍。与此同时，延伸率几乎难以令人察觉——当最终达到断裂强度时，延伸率只有约 3％。凭借这些材料上的特点，医疗器械的改进及创新设计得以实现。现在，Dyneema Purity 被成功应用于旋转环带修复的矫形外科缝线以及韧带固定装置上，其中极低的弹性导致极强的固着力，从而增加了被撕裂的韧带快速重新附着到骨头上的几率。

以上只是举了一些例子，还有很多其他情况。显然，生物材料技术对现代医学起到了变革作用，并且我深信随着生物材料技术的不断创新，医疗技术的安全性和有效性将得到进一步改善，继而推动医疗经济的发展。