在过去 20 年中，生物医学应用材料（即生物材料）的研发经历了快速的扩张与多元化。从高度工程化的合成聚合物到可生物降解金属，再到天然衍生物质，其独特的性能可用于医学中的多种功能与应用。近期，来自 CAS、西湖大学（中国）以及总部位于波士顿的治疗公司 Ortholevo 的专家们于 8 月 14 日共同举办了一场网络研讨会，重点介绍了生物材料研究及其在健康与医学领域的创新见解。点击此处观看研讨会录像，从学术与商业双重视角深入了解生物材料在个性化医疗中的具体应用，包括骨科、伤口护理及再生工程等。
研讨会核心亮点
周琼琼博士与黄嘉兴博士在研讨会开场时，重点介绍了 CAS 与西湖大学如何通过合作撰写一份综合性报告，向全球展示生物材料的新兴格局，并对该领域进行了详尽的科学探索。
周琼琼博士随后详细介绍了该报告涵盖的八个材料科学创新领域，包括：
- 抗菌材料
- 脂质材料
- 生物墨水
- 可编程材料
- 蛋白质基材料
- 自修复材料
- 生物电子材料
- 生物医学应用的可持续材料
她随后阐述了如何利用自然语言处理技术，在领域专家的指导下对报告数据进行分析，从而对最终确定的主题领域进行归类、定义和深入剖析。最后，她概述了抗菌生物材料与生物电子学的总体概况、科学期刊与专利发表格局，以及当前面临的挑战与未来展望。
杨健博士首先概述了柠檬酸在自然界、消费品及人体中的存在，并描述了哺乳动物细胞中的柠檬酸代谢途径。鉴于柠檬酸是人体和细胞内至关重要的分子，杨博士参与开发了首个可生物降解的柠檬酸基聚合物——聚柠檬酸辛酯（Poly(octamethylene citrate)），该材料已获 FDA 批准用于制造医疗器械。他分享了柠檬酸基生物材料的多种应用，如蜡、骨水泥、接骨板、螺钉、粘合剂等，这些材料均被用于治疗结缔组织、骨骼、皮肤甚至脑硬膜。这些应用在外科手术以及骨骼、器官和组织的再生或修复中尤为有效。
来自 Ortholevo 的 Benjamin Cooper 博士在演讲结尾分享了他参与多个受资助医疗技术初创公司的经历，重点强调了将大学生物材料研究转化为骨科和伤口护理临床应用的过程。他强调了跨学科合作对于生物材料研发的重要性。随后，他分享了自己利用生物聚合物和合成聚合物生物材料来处理烧伤创面、骨关节炎疼痛及疾病进展，以及冻结肩（关节活动受限）的研究工作。
在总结环节，与会者提出了诸多问题，涵盖了生物材料的降解性、免疫原性、相容性以及生物材料的资金来源等多个方面。
研讨会重点问题：
是否存在能够利用葡萄糖和燃料电池为体内设备供电的生物电子细胞，其原理是否类似于我们人体/线粒体的供能方式？
纳米发电机，特别是摩擦纳米发电机和压电纳米发电机，是 CAS TrendScapeTM 纳米材料应用图谱中确定的重要应用。这些设备通过两个表面相互作用（摩擦）或变形（压电）时的电荷分离，将运动转化为电能。它们在出版物中出现频率的增加，很可能是由于其在传感器和人机界面等可穿戴设备中的应用。如需了解纳米发电机的趋势及其相关材料的更多信息，请参阅这篇关于纳米技术思维导图的文章。
CAS 与西湖大学的合作聚焦于生物材料领域。您认为这一流程是否可以用于探索化学的其他领域？
是的，CAS 内容合集涵盖了广泛的科学领域，凭借我们在多个学科的专业知识以及强大的数据分析能力，我们能够将这种方法应用于许多其他研究领域。如有需要，这一成熟的方法可应用于纳米技术、制药、癌症、靶向蛋白等领域。
柠檬酸盐生物材料会引发免疫反应吗？
柠檬酸盐生物材料属于合成聚合物，确实会产生一定的免疫或炎症反应。这些生物材料可能会引发某种程度的急性炎症，这对启动愈合过程至关重要，但不会引起严重的慢性炎症。
生物材料在 3D 打印中有哪些应用？
是的，我们利用 3D 打印技术制造骨科器械，例如用于骨再生和修复的脊柱融合盘和骨移植物。目前，我们还致力于将生物材料打印成神经导管，希望能帮助修复人体周围神经。尽管存在可打印材料匮乏、打印速度慢或分辨率低等局限性，但这仍是一项强大的工具。
关于 3D 打印生物墨水的 CAS Insights 资源包括：
伤口敷料中的水凝胶使用哪些液体或化学品进行溶解？
有几种不同的化学方法可以实现这一点。我们发表并研究最多的是一种硫醇化合物，即半胱氨酸衍生物——半胱氨酸甲酯，其硫醇基团不会与现有的化学成分发生交换。我们可以很好地微调所使用的硫醇类型，以获得所需的溶解速率。
风险投资等资金来源对生物材料领域感兴趣吗？
是的，生物材料研究持续获得大量的资助支持。从风险投资的角度来看，通常关注的是生物材料与基因疗法、细胞疗法或其他更先进疗法等治疗技术的结合。这需要生物材料科学家与其他产品开发人员进行跨学科合作，才能打造出真正独特、具有巨大价值主张且值得投资的产品。
了解更多
下载我们详尽的 CAS 生物材料洞察报告，深入了解塑造生物材料研究的关键趋势，分析正在探索的各类材料及其潜在应用。点击此处查看网络研讨会的录像及相关幻灯片。
