生物材料 (biomaterials)是用于与生命系统接触和发生相互作用的，并能对其细胞、组织和器官进行诊断治疗、替换修复或诱导再生的一类天然或人工合成的特殊功能材料，又称生物医用材料。特别是，用于骨骼和组织再生的设备、植入物和材料正在改变疾病或受伤后人们的医疗选择。

按国际惯例,其管理属医疗器械范畴。作为新兴产业,随着人口老龄化进程的加快、高新技术的持续注入,以及全球政府机构在政策及资金上的不断支持,生物医用材料产业得到了快速发展,并正在成长为世界经济的一个支柱性产业。

图自新材料产业杂志

由上图可知，我国的生物材料的销售量逐年升高，说明需求量在日益增加，然而，我国在生物医用材料的研发、生产、应用上与国外先进国家有一定的差距，且高端产品依赖进口。作为新兴产业，我国亟需研发出更多的原创产品，才不会在关键时刻被人卡脖子。

说到生物材料产业化研究，四川大学的张兴栋院士就致力于该领域的产业研发工作，下面我们结合2019年Nature上面的一篇报道以及课题组官网，介绍下我国的生物材料研究的世界引导者、中国工程院院士、四川大学张兴栋教授。

我们先来介绍下张兴栋教授，

张兴栋，1960年毕业于四川大学固体物理专业，现任四川大学教授，国际生物材料科学与工程学会联合会主席，国家食品药品监督管理总局（CFDA）医疗器械分类技术委员会执委会主任委员，中国生物材料学会名誉理事长；2007年当选中国工程院院士，2014年当选美国国家工程院外籍院士，2015年当选美国医学与生物工程院Fellow。

1983年，张教授于国内率先开展生物活性人工骨（牙）及涂层植入器械研究，1991年于国际率先提出并确证无生命的多孔磷酸钙陶瓷可诱导骨再生，相继发现材料可诱导软骨组织形成，提出“组织诱导性生物材料（Tissue Inducing Biomaterials）”的颠覆性概念，即通过材料优化设计，而不是外加活体细胞或生长因子，可赋予材料诱导组织形成或再生的生物功能，开拓了生物材料发展的新方向。国际生物材料科学界评价：这是划时代的医学材料发现。

发表（合作）论文340余篇，编著（含合作）8部;先后主持和参与大型生物材料国际、国内会议20余次。研发出生物活性人工骨、涂层、涂层牙种植体和人工髋关节、骨诱导人工骨等产品，获6项CFDA产品注册证，授权国家发明专利38项

生物材料的“中国定义”

值得一提的是，2018年，在成都召开的国际第二次生物材料定义会（第一次定义会在32年之前召开），张兴栋院士建议的“组织诱导性生物材料”经大会通过后作为新定义列入生物材料定义清单，这是该科研领域首次拥有“中国定义”。

接下来看看，张兴栋教授团队研发的相关产品:

1）骨诱导磷酸钙陶瓷（骨诱导人工骨），这是一种很有前景的骨再生生物材料，张教授从1983年开始研究生物活性陶瓷，是世界上第一个系统地证明无生命多孔磷酸钙陶瓷，不外加骨生长因子或活体细胞，可以诱导骨形成的学者。

这项研究促使了张兴栋和他的团队开发出了世界上第一个合成骨修复产品——骨诱导人工骨，已获得了商业化的监管批准。本品为近于自然骨结构和无机组成的人工合成材料，具有优良的生物相容性、骨传导性和骨诱导性，不外加骨生长因子和活体细胞即可于人体中直接诱导新骨于本品内形成，并进一步与自体骨融合骨化；不导致细胞的无限增殖，无感染传播源，可避免因外源性生长因子的引入所致的免疫排斥反应。 

2）羟基磷灰石粉料HA powders

本品为近于自然骨主要无机组分的人工合成材料，白色，辐照后显淡黄色，难溶于水，易溶于酸。具有良好的生物相容性和生物安全性，可与骨牢固结合，易于塑形。用于制备生物医用材料及其复合材料包括制备羟基磷灰石生物陶瓷及热喷涂涂层、电泳沉积、物理气相沉积的原料；可用作生化领域的高纯试剂，应用为生化试剂、催化剂、高效吸附剂。

羟基磷灰石粉料

3）羟基磷灰石生物陶瓷HA Bioceramics

本品为近于自然骨主要无机组成的陶瓷材料，白色，辐照后显淡黄色，难溶于水，具有优良的生物相容性和骨传导性。植入体内后，新骨和软组织可以长入材料间隙及材料中的孔隙，并与之形成牢固结合。长期保持体内，无异物反应及不适感。于人体安全，无毒副作用。适用于各种原因所致的骨缺损修复或填充；和适用于各种原因所致的软组织修复或增强，如眼球摘除或眼内容物剜除后的义眼台植入等。

4）磷酸钙涂层人工髋关节(BAM人工髋关节)

产品根据人体解剖结构和髋关节功能特点设计制作，具有良好的生物相容性和安全性。关节柄部件植入股骨髓腔，关节球头连结在关节柄上，与髋臼部件在髋臼窝中配合旋转，可以在一定程度上实现股骨的曲伸和运动，缓解病患关节的疼痛，稳定关节，矫正关节畸形，改善关节功能，从而替换丧失功能的髋关节。

5）羟基磷灰石涂层钛基牙种植体  Dental Implants with HA Coating

由植入骨内的替代体（人工牙根、植入体）和支持义齿的种植体基台构成，用于各类牙列缺损和（或）牙列缺失的种植修复治疗。

除此之外，他还开展了中国首个骨、牙科材料用等离子体涂层的研究。2009年，他发现胶原基水凝胶可以诱导软骨形成。

张兴栋教授创立了三家公司，其产品经中国食品药品监督管理局(CFDA)批准，20多个系列的200多种不同规格的产品已经商业化，并应用于近1000家中国医院的数十万例病例。

据悉，今年4月，张兴栋教授获得了第14届Acta Biomaterialia金奖，也是首位获得该奖的亚裔学者。历届获奖者包括：Robert Langer（2008）、BuddyRatner（2009）、Nicholas Peppas（2010）等共13位国际顶尖专家。

解决实际问题

在2014年，张兴栋教授当选美国工程院外籍院士时候，在中国青年报的采访中，提及“美国人选了我，看中了什么呢？”张教授认为：解决了实际问题。

作为土生土长的“本土教授”，没有在Nature、Science这样的杂志上发表过论文，比照自己的学术生涯，他认为，年轻人的学习，应该追求科学本身的目标，而不是论文数量等等表面上的数据。

最后我们坚信科研的后浪将会谨记前辈的嘱咐，踏踏实实做科研，为解决实际问题而奔涌！

参考资料：

1.王本力,张镇.我国生物医用材料产业现状、机遇和新模式[J].新材料产业,2019(12):2-4.

2. Nature. https://www.nature.com/articles/d42473-019-00073-z

3.中国青年报，“美国人看中了我什么”。http://zqb.cyol.com/html/2014-02/13/nw.D110000zgqnb_20140213_3-03.htm

4.课题组官网：http://www.biomater.com/web/