生物材料 (biomaterials)是用于與生命系統接觸和發生相互作用的，并能對其細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的一類天然或人工合成的特殊功能材料，又稱生物醫用材料。特別是，用于骨骼和組織再生的設備、植入物和材料正在改變疾病或受傷后人們的醫療選擇。
按國際慣例,其管理屬醫療器械范疇。作為新興產業,隨著人口老齡化進程的加快、高新技術的持續注入,以及全球政府機構在政策及資金上的不斷支持,生物醫用材料產業得到了快速發展,并正在成長為世界經濟的一個支柱性產業。
圖自新材料產業雜志
由上圖可知，我國的生物材料的銷售量逐年升高，說明需求量在日益增加，然而，我國在生物醫用材料的研發、生產、應用上與國外先進國家有一定的差距，且高端產品依賴進口。作為新興產業，我國亟需研發出更多的原創產品，才不會在關鍵時刻被人卡脖子。
說到生物材料產業化研究，四川大學的張興棟院士就致力于該領域的產業研發工作，下面我們結合2019年Nature上面的一篇報道以及課題組官網，介紹下我國的生物材料研究的世界引導者、中國工程院院士、四川大學張興棟教授。
我們先來介紹下張興棟教授，
張興棟，1960年畢業于四川大學固體物理專業，現任四川大學教授，國際生物材料科學與工程學會聯合會主席，國家食品藥品監督管理總局（CFDA）醫療器械分類技術委員會執委會主任委員，中國生物材料學會名譽理事長；2007年當選中國工程院院士，2014年當選美國國家工程院外籍院士，2015年當選美國醫學與生物工程院Fellow。
1983年，張教授于國內率先開展生物活性人工骨（牙）及涂層植入器械研究，1991年于國際率先提出并確證無生命的多孔磷酸鈣陶瓷可誘導骨再生，相繼發現材料可誘導軟骨組織形成，提出“組織誘導性生物材料（Tissue Inducing Biomaterials）”的顛覆性概念，即通過材料優化設計，而不是外加活體細胞或生長因子，可賦予材料誘導組織形成或再生的生物功能，開拓了生物材料發展的新方向。國際生物材料科學界評價：這是劃時代的醫學材料發現。
發表（合作）論文340余篇，編著（含合作）8部;先后主持和參與大型生物材料國際、國內會議20余次。研發出生物活性人工骨、涂層、涂層牙種植體和人工髖關節、骨誘導人工骨等產品，獲6項CFDA產品注冊證，授權國家發明專利38項
生物材料的“中國定義”
值得一提的是，2018年，在成都召開的國際第二次生物材料定義會（第一次定義會在32年之前召開），張興棟院士建議的“組織誘導性生物材料”經大會通過后作為新定義列入生物材料定義清單，這是該科研領域首次擁有“中國定義”。
接下來看看，張興棟教授團隊研發的相關產品:
1）骨誘導磷酸鈣陶瓷（骨誘導人工骨），這是一種很有前景的骨再生生物材料，張教授從1983年開始研究生物活性陶瓷，是世界上第一個系統地證明無生命多孔磷酸鈣陶瓷，不外加骨生長因子或活體細胞，可以誘導骨形成的學者。
這項研究促使了張興棟和他的團隊開發出了世界上第一個合成骨修復產品——骨誘導人工骨，已獲得了商業化的監管批準。本品為近于自然骨結構和無機組成的人工合成材料，具有優良的生物相容性、骨傳導性和骨誘導性，不外加骨生長因子和活體細胞即可于人體中直接誘導新骨于本品內形成，并進一步與自體骨融合骨化；不導致細胞的無限增殖，無感染傳播源，可避免因外源性生長因子的引入所致的免疫排斥反應。
2）羥基磷灰石粉料HA powders
本品為近于自然骨主要無機組分的人工合成材料，白色，輻照后顯淡黃色，難溶于水，易溶于酸。具有良好的生物相容性和生物安全性，可與骨牢固結合，易于塑形。用于制備生物醫用材料及其復合材料包括制備羥基磷灰石生物陶瓷及熱噴涂涂層、電泳沉積、物理氣相沉積的原料；可用作生化領域的高純試劑，應用為生化試劑、催化劑、高效吸附劑。
羥基磷灰石粉料
3）羥基磷灰石生物陶瓷HA Bioceramics
本品為近于自然骨主要無機組成的陶瓷材料，白色，輻照后顯淡黃色，難溶于水，具有優良的生物相容性和骨傳導性。植入體內后，新骨和軟組織可以長入材料間隙及材料中的孔隙，并與之形成牢固結合。長期保持體內，無異物反應及不適感。于人體安全，無毒副作用。適用于各種原因所致的骨缺損修復或填充；和適用于各種原因所致的軟組織修復或增強，如眼球摘除或眼內容物剜除后的義眼臺植入等。
4）磷酸鈣涂層人工髖關節(BAM人工髖關節)
產品根據人體解剖結構和髖關節功能特點設計制作，具有良好的生物相容性和安全性。關節柄部件植入股骨髓腔，關節球頭連結在關節柄上，與髖臼部件在髖臼窩中配合旋轉，可以在一定程度上實現股骨的曲伸和運動，緩解病患關節的疼痛，穩定關節，矯正關節畸形，改善關節功能，從而替換喪失功能的髖關節。
5）羥基磷灰石涂層鈦基牙種植體 Dental Implants with HA Coating
由植入骨內的替代體（人工牙根、植入體）和支持義齒的種植體基臺構成，用于各類牙列缺損和（或）牙列缺失的種植修復治療。
除此之外，他還開展了中國首個骨、牙科材料用等離子體涂層的研究。2009年，他發現膠原基水凝膠可以誘導軟骨形成。
張興棟教授創立了三家公司，其產品經中國食品藥品監督管理局(CFDA)批準，20多個系列的200多種不同規格的產品已經商業化，并應用于近1000家中國醫院的數十萬例病例。
據悉，今年4月，張興棟教授獲得了第14屆Acta Biomaterialia金獎，也是首位獲得該獎的亞裔學者。歷屆獲獎者包括：Robert Langer（2008）、BuddyRatner（2009）、Nicholas Peppas（2010）等共13位國際頂尖專家。
解決實際問題
在2014年，張興棟教授當選美國工程院外籍院士時候，在中國青年報的采訪中，提及“美國人選了我，看中了什么呢？”張教授認為：解決了實際問題。
作為土生土長的“本土教授”，沒有在Nature、Science這樣的雜志上發表過論文，比照自己的學術生涯，他認為，年輕人的學習，應該追求科學本身的目標，而不是論文數量等等表面上的數據。
最后我們堅信科研的后浪將會謹記前輩的囑咐，踏踏實實做科研，為解決實際問題而奔涌！
參考資料：
1.王本力,張鎮.我國生物醫用材料產業現狀、機遇和新模式[J].新材料產業,2019(12):2-4.
2. Nature. https://www.nature.com/articles/d42473-019-00073-z
3.中國青年報，“美國人看中了我什么”。http://zqb.cyol.com/html/2014-02/13/nw.D110000zgqnb_20140213_3-03.htm
4.課題組官網：http://www.biomater.com/web/
