顾建文教授

医学发展历经漫长历程，现代医学面临疾病谱变化、人口老龄化及患者对医疗质量要求提高等挑战。生物材料在骨科、心血管、神经外科和组织工程等领域广泛应用，其性能要求严格。制药行业从传统药物研发发展到采用新技术，在重大疾病治疗药物研发、生产与质量控制方面不断进步，药物载体也有多种类型且在肿瘤治疗中发挥重要作用。生物材料与制药协同发展，在组织工程与药物释放、生物活性材料与药物相互作用方面成果显著。未来将朝着个性化医疗发展，新兴技术融合带来机遇与挑战，同时需关注伦理与社会问题以确保医学可持续发展。

一、医学发展概述

医学的发展经历了漫长的历史进程，从古代医学的萌芽，到近代医学的奠基，再到现代医学的蓬勃发展，每一个阶段都取得了显著的进步。古代医学主要基于经验观察和哲学思辨，如古希腊医学的 “四体液学说”，古印度医学对草药的运用等。近代医学则在解剖学、生理学、病理学等基础医学领域取得了重大突破，为现代医学的发展奠定了坚实基础。

现代医学借助现代科学技术的飞速发展，涵盖了基础医学、临床医学和预防医学等多个领域。基础医学的发展使人们对人体微观结构和生理机制有了更深入的了解，临床医学不断涌现先进的诊断技术和治疗方法，预防医学通过疫苗接种、健康教育等措施有效控制了许多传染病的传播。然而，医学发展也面临着诸多挑战，如疾病谱的变化，慢性非传染性疾病（如心血管疾病、癌症、糖尿病等）已成为全球主要健康负担，这些疾病的成因复杂，涉及遗传、环境、生活方式等多个因素，治疗和预防难度较大。人口老龄化也日益明显，老年人口比例增加，老年相关疾病增多，对医疗资源和医疗技术提出了更高要求。此外，随着社会发展和人们健康意识的提高，患者对医疗质量的期望也越来越高，要求更准确的诊断、更有效的治疗、更优质的医疗服务和更好的康复效果。

二、生物材料在医学中的应用

生物材料是指用来模拟、增强、或替代人体组织、器官或者生理功能的一类特殊材料，根据来源和性质可分为天然生物材料（如胶原蛋白、壳聚糖）和合成生物材料（如聚乳酸、聚己内酯）。

（一）骨科领域

在骨科领域，生物材料广泛应用于制作植入物，以替代受损或病变的骨骼和关节组织。常见的骨科植入物包括人工关节（如髋关节、膝关节等）和骨钉、骨板等固定器械。钛合金具有良好的强度和耐腐蚀性，是常用的金属材料；陶瓷材料常用于制作人工关节的摩擦面，具有高硬度、低摩擦系数和良好的生物相容性；高分子材料适用于一些对强度要求不是特别高的植入物，具有良好的可塑性和生物相容性。这些植入物需要具备良好的生物相容性，避免引起免疫反应和组织排斥，同时要有适当的力学性能，以确保在体内的稳定性和耐久性。

（二）心血管领域

心血管植入物如心脏支架是治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病的重要手段。当冠状动脉狭窄或堵塞时，心脏支架可通过介入手术置入病变部位，撑开血管，恢复血流。生物可降解心脏支架具有避免长期异物存在和有利于血管修复重构的优势，其在完成支撑血管任务后会逐渐降解并被人体吸收，同时在降解过程中释放有益物质促进血管内皮细胞生长。然而，心血管生物材料面临着血栓形成的问题，无论是金属支架还是生物可降解支架，植入后都可能因材料表面特性和血流动力学改变等因素导致血小板聚集和血栓形成，患者通常需要长期服用抗血小板药物，这又带来了出血风险。

（三）神经外科领域

在神经外科领域，多种生物材料发挥着重要作用。钛网和 PEEK 是常用的人工颅骨材料，钛网生物相容性好、耐腐蚀性强、强度高且重量轻，可塑形；PEEK 则具有优异的生物相容性、耐腐蚀性、耐高温性和高强度，能个性化定制。明胶海绵和速即纱等止血材料可用于创伤止血，明胶海绵对创面渗血有止血作用，速即纱为最佳表面可吸收止血剂。人工硬脑膜用于硬脑膜修复，神经导管和生物胶分别应用于周围神经损伤修复和神经组织粘合，促进神经再生。此外，还有颅骨锁用于固定颅骨骨瓣，脑棉用于保护脑组织。

（四）组织工程领域

组织工程是一门结合工程学和生命科学原理的交叉学科，旨在构建具有生理功能的组织或器官替代品。其基本原理包括确定合适的细胞来源（如自体细胞、同种异体细胞或干细胞），选择合适的生物材料支架为细胞提供支撑和附着场所，以及添加生物活性因子调节细胞行为。在皮肤组织工程中，利用角质形成细胞和成纤维细胞作为种子细胞，结合胶原蛋白或壳聚糖等生物材料支架构建的组织工程皮肤，已用于治疗部分烧伤和创伤患者。软骨组织工程以软骨细胞或干细胞为种子细胞，采用聚乙醇酸或聚己内酯等合成生物材料支架，为软骨修复带来了新希望。肝脏组织工程利用肝细胞或干细胞结合生物材料支架构建组织工程肝脏，虽然仍处于研究阶段，但已取得初步成果。

三、制药行业的发展与贡献（一）药物研发历程

人类早期药物研发依赖天然产物，如从柳树皮中提取的水杨酸是阿司匹林的前身。随着化学科学发展，化学合成药物逐渐兴起，许多重要药物通过化学合成制备，如抗生素、抗高血压药物等。现代药物研发采用了新技术和新方法，如计算机辅助药物设计（CADD），它利用计算机模拟药物分子与靶点分子相互作用来预测药物活性和选择性，在抗糖尿病药物研发中已有应用。基因治疗则通过改变人体细胞基因表达治疗疾病，如在腺苷脱氨酶缺乏症治疗中取得了一定效果。

（二）重大疾病治疗药物

癌症治疗药物研发进展传统化疗药物通过干扰癌细胞生理过程抑制其生长增殖，如烷化剂类药物与癌细胞 DNA 共价结合造成损伤。靶向治疗药物针对癌细胞特定靶点，如表皮生长因子受体（EGFR）抑制剂可阻断癌细胞相关信号传导通路。免疫治疗药物通过激活人体免疫系统攻击癌细胞，程序性死亡受体 1（PD - 1）抑制剂可增强机体抗肿瘤免疫反应。心血管疾病治疗药物研发进展抗高血压药物作用机制多样，血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）通过抑制血管紧张素转换酶降低血压，β 受体阻滞剂通过阻断受体减慢心率和降低心肌收缩力。降脂药物主要调节血液脂质成分，他汀类药物抑制肝脏内羟甲基戊二酰辅酶 A（HMG - CoA）还原酶减少胆固醇合成，贝特类药物激活过氧化物酶体增殖物激活受体 α（PPARα）促进脂肪酸氧化分解。（三）药物生产与质量控制

制药工业生产流程包括原料采购、检验、药物合成 / 提取、中间体检验、制剂加工、成品检验和包装等环节。原料采购需确保质量，检验采用先进技术检测化学成分、杂质含量等。药物合成 / 提取要精确控制条件，中间体检验可及时发现问题。制剂加工注意环境和工艺参数，成品检验全面检测各项指标，包装要选择合适材料和形式确保药物质量。药物质量控制至关重要，药典标准规定了药物各项指标，是质量控制的重要依据；GMP 规范涵盖生产全过程，确保药物生产质量和一致性；质量风险管理用于识别、评估和控制生产过程中的质量风险。

（四）药物载体

生物材料作为药物载体具有靶向性、缓释性和提高药物稳定性等优势。脂质体是由磷脂双分子层组成的球形囊泡结构，可包裹水溶性和脂溶性药物，具有良好生物相容性和可修饰性。聚合物纳米粒由合成或天然聚合物制备，载药能力和稳定性高，可通过表面修饰实现靶向和缓释。微球是微米级球形颗粒，可作为缓释载体，通过控制粒径和材料组成调节药物释放速度。在肿瘤治疗中，脂质体阿霉素利用脂质体靶向性将阿霉素递送至肿瘤细胞，减少副作用；聚合物纳米粒载药系统和微球载药系统也能通过靶向和缓释特性提高化疗药物治疗效果，减少对正常组织的伤害。

四、生物材料与制药的协同发展（一）组织工程与药物释放

在组织工程中结合药物释放系统可促进组织修复。例如在骨组织工程中，通过生物材料支架释放生长因子，能促进骨生长。这种结合方式利用了生物材料的支撑作用和药物的活性作用，为组织修复提供了更有效的解决方案。

（二）生物活性材料与药物相互作用

部分生物材料自身具有生物活性，与药物相互作用会影响治疗效果。羟基磷灰石与抗生素结合时，可作为抗生素载体缓慢释放药物，增强抗菌效果；壳聚糖与化疗药物结合形成纳米复合物，改变药物药代动力学特性，提高对肿瘤细胞杀伤能力，还能增强机体耐受性，减少副作用；生物活性玻璃与生长因子结合，可作为生长因子载体促进组织修复，其表面性质有利于细胞与生长因子接触。

五、未来展望（一）个性化医疗

个性化医疗根据患者个体差异制定针对性诊断、治疗和预防策略。通过基因检测指导用药，可根据患者基因变异情况选择合适药物，提高治疗效果；药物定制化生产能满足个体需求，调整药物剂量、剂型和释放速度等。定制化植入物基于个体解剖结构和基因信息设计制造，如定制化人工关节可提高手术成功率和患者舒适度。

（二）新兴技术的融合

生物技术、纳米技术、信息技术等与生物材料和制药领域深度融合。基因编辑技术如 CRISPR/Cas9 可用于创建疾病模型和基因治疗，但存在安全性担忧、公平性问题和道德边界模糊等伦理争议。智能生物材料能对环境刺激响应，在组织工程、药物递送和生物传感器领域有应用前景。人工智能可处理大量药物研发数据，预测药物性质、疗效和安全性，辅助设计新分子结构。纳米技术提供纳米级药物载体，优化生物材料性能。信息技术实现医疗大数据收集分析，支持精准医疗，还可用于远程医疗和药物管理。此外，菌体分泌药物和活性物质、外泌体以及支架人工器官技术等也具有广阔应用前景。

（三）伦理与社会影响

医学发展带来了伦理和社会问题。基因编辑技术的安全性、公平性和道德边界等方面存在争议，如对生殖细胞编辑可能影响后代健康，引发社会不公平和道德观念冲突。医疗资源分配不均，地区差异、贫富差距和特殊人群需求未得到满足等问题突出。为确保医学可持续发展，需加强伦理监管，建立审查机制、制定准则并加强国际合作；促进医疗资源公平分配，加大政府投入、优化配置和推动创新；提高公众意识，加强科普宣传和促进公众参与决策。

总之，生物材料和制药在医学发展中发挥着重要作用，两者协同发展趋势明显，未来的发展方向充满希望，但也需要我们积极应对伦理和社会问题，以实现医学的可持续发展，为人类健康事业带来更多福祉。

展开介绍一下生物材料在制药领域的应用

生物材料在医学领域的发展趋势是什么？

结合实际案例谈谈生物材料在医学领域的应用