早在公元前生物材料就已经被用来增强身体功能或替换受损组织, 如中国古代利用黄金等填补牙齿.随着材料学的发展, 生物材料开始在现代医学中得到广泛应用.20世纪初,生物材料主要被用于替换受损组织,重点强调材料的惰性以避免来自宿主的“生物排斥”.该种材料仅起填充支撑作用且有一定的生物安全性, 已被广泛应用于组织工程.
 

例如,用于骨科的钛合金支架、丙烯酸树脂骨水泥、钙盐类骨填充植入物和用于心血管修复的心血管支架、心脏补片等临床用生物材料.尽管惰性生物材料已被长期研究及应用,但其在组织修复再生方面仍受阻碍,主要是由于材料的“惰性”意味着其不能提供足够的生物活性来触发组织工程所需的细胞功能.因此, 自20世纪50年代起,活性生物材料受到了越来越多的关注, 它们能在植入体内后单向不受控制地被动调控生物学效应,促进组织修复.
 

例如,Urist于1965年在兔骨骼肌中植入脱钙骨基质后观察到矿化骨形成而确定了人工骨修复材料具有骨诱导性;美国食品药物管理局于20世纪80年代批准了首个生物活性玻璃产品;21世纪初药物洗脱支架的诞生使得心血管的再狭窄率降至5％~10％.然而此类单向不受控制的调节模式难以精准匹配修复进程,且治疗持续时间有限,修复效果还有待改善.

21世纪初,随着生物学、材料科学等领域的不断发展,研究人员对生物体内组织结构和功能的理解越来越深入,这推动了生物材料迈入智能化时代.智能生物材料一词最初出现在2004年,描述的是“对特定细胞信号做出反应”的材料。智能生物材料领域发展迅速,已不仅仅局限于最初的定义, 因此本文根据生物材料与组织及环境的相互作用程度将智能生物材料分成了三个级别,即响应性、适配性和自适应性。
 

出自《应对老龄化所致慢病的智能生物材料》作者:袁月辉, 黎谨, 周亚鸣.