生物材料（Biomaterials）

领域概述：生物材料是指用于与生物系统相互作用的材料，特别是用作医疗植入物、组织工程支架、药物释放载体等的材料。与其他工程材料不同，生物材料的首要要求是生物相容性，即材料能在特定生物应用中与机体产生适当的生理响应，而不会引发严重的毒性、免疫排斥或炎症反应。根据应用需求，生物材料可能需要是可生物降解的，这样材料在完成其功能（如支撑组织愈合）后可以逐步降解吸收，不需要二次手术取出。常见的生物材料涵盖金属、陶瓷、高分子及其复合物：金属生物材料如钛合金、钴铬合金具有高强度和韧性，常用于人工关节、齿科植入体，因为它们在体液中具备良好的耐腐蚀性和生物惰性；生物陶瓷如羟基磷灰石、β-磷酸三钙具有与骨组织相近的成分，可促进骨结合，常用于骨修复和牙科填充；高分子生物材料种类更多，从不可降解的（PE、PU，用于心脏瓣膜、人造血管等）到可降解的（PLA、PLGA，用于可吸收缝线、药物载体等），高分子材料因其可设计性在生物医用领域蓬勃发展。近年来，水凝胶作为一类含水量高、力学性质类似软组织的高分子网络，广泛用作软骨组织工程支架、伤口敷料和生物传感平台。表面改性在生物材料中也至关重要，通过表面涂层、微纳结构加工或化学修饰，可以调控材料的生物学行为（如蛋白吸附、细胞黏附、生物膜形成），例如在心血管支架金属表面涂覆抗凝血涂层以减少血栓形成。 

应用与前沿：生物材料已成功应用于众多医疗产品，如人工关节、人工晶体眼球、心脏起搏器外壳、牙科种植体、支架和人造血管等。这些应用有的要求材料长期稳定（如人工关节需要在体内数十年不失效），有的则要求材料在完成使命后消失（如可吸收的外科缝线半年内降解）。组织工程是该领域非常活跃的方向，利用生物可降解支架材料搭载细胞和生长因子，试图在体外或体内再生出新的组织器官，例如利用多孔生物降解支架引导骨细胞长成新的骨骼结构。为实现这一目标，新材料不断被开发，如具有形状记忆功能的高分子支架可以微创植入后扩张成型，或是带有生物活性基团的支架材料可促进特定细胞的黏附和分化。3D 生物打印是组织工程的前沿技术，使用生物墨水（含有活细胞和水凝胶的材料）打印出复杂的组织结构，如软骨、皮肤组织甚至简化的器官雏形，代表了个性化再生医疗的未来方向之一。另外，纳米生物材料正引起关注，例如用于药物递送的纳米粒子（脂质体、聚合物胶束等），以及能够响应肿瘤微环境发生结构变化的智能水凝胶，都展现出提升治疗效果、降低副作用的潜力。  

参考学习资料

1) 课程 / 公开课

edX（Georgia Tech）：Introduction to Biomaterials
跨学科入门 MOOC；建议具备材料/生物基础。覆盖材料—生物相互作用、生物相容性与评价、金属/陶瓷/聚合物生物材料与组织工程支架；配视频与测验。
链接：https://www.edx.org（平台目录，检索课程名）。

北京大学：医用生物材料导论（智慧树）
中文课程；面向医工交叉学习者。围绕植入材料选择、降解与失效、案例分析（骨科、牙科、心血管支架）展开；配视频与测试。
链接：https://www.zhihuishu.com（平台目录，检索课程名）。

MIT OCW：Biomaterials（2006）
课程讲义与阅读清单覆盖生物材料力学、器械设计中的材料考虑、组织工程支架等专题；适合自学参考。
链接：https://ocw.mit.edu/search/?q=Biomaterials。

2) 教材 / 书籍

Elsevier：Biomaterials Science—An Introduction to Materials in Medicine（Ratner 等，3e，2012/2013）
权威综述式教材，面向研究生与从业者；覆盖人体反应与相容性、表面与界面、评价方法及金属/陶瓷/聚合物/可降解材料的特性与临床应用；章节由多位专家撰写并附参考文献。
链接：https://shop.elsevier.com/books/biomaterials-science/ratner/978-0-08-087780-8。

Springer：Biomaterials—An Introduction（Joon Park & R. S. Lakes，2e，1992）
经典入门书；以通俗语言介绍金属植入物、骨修复陶瓷、高分子与复合材料的临床应用与体内行为；含工程设计考量与案例。
链接：https://link.springer.com/book/10.1007/978-1-4757-3910-5。

Pearson：Biomaterials—The Intersection of Biology and Materials Science（Temenoff & Mikos，2008/2009）
交叉视角教材；从生物学出发阐释材料设计，覆盖细胞相互作用、组织工程与药物递送等主题；适合作为补充阅读。
链接：https://www.pearson.com/en-us/subject-catalog/p/biomaterials-the-intersection-of-biology-and-materials-science/P200000003894。

顶级期刊： 包括 Biomaterials、Acta Biomaterialia 等。