全球生物材料市场概览
生物材料是一种旨在与生物系统相互作用以达到医疗目的的物质，无论是治疗（治疗、增强、修复或替代身体的组织功能）还是诊断。生物材料可以来自自然界，也可以在实验室中通过使用金属成分、聚合物、陶瓷或复合材料的各种化学方法合成。它们通常用于和/或适用于医疗应用，并且包含引导、增加或替代自然功能的活体结构或生物医学装置的全部或部分。这些功能可能是相对被动的，如用于心脏瓣膜，或者可能是具有交互功能的生物活性，例如羟基磷灰石涂层的髋关节植入物。生物材料也每天用于牙科应用、手术和药物输送。例如，可以将具有浸渍药物产品的构建体布置在体内，使得药物的长期释放可以更长时间。生物材料也可以是用作移植材料的自体移植物、同种异体移植物或异种移植物。
在中世纪，欧洲人使用由肠线制成的缝合线。印加外科医生还用金盘修复颅骨骨折，古玛雅人用贝壳制造人造牙齿。公元200年，欧洲人也生产了人造铁牙。然而，这些材料与人体并不完全相容和有机。
直到上个世纪才对身体、材料和植物之间的相互作用进行了研究；他们在动物下进行了测试。这显示了材料的生物相容性，这是人体所需材料的基本需求。二战期间，有人观察到驾驶舱座舱盖的碎片不小心嵌入飞行员的眼睛，但还可以忍受。这导致定义了某些材料的“生物相容性”一词，后来导致使用相同的材料制造可植入人工晶状体，即聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)。
生物材料按类型包括基于金属、聚合物、陶瓷、天然、无机玻璃、再生、不透射线和生物材料的混合生物材料组合的生物材料。快速增长的生物材料市场受到医疗应用中的几种潜在应用的推动，例如心血管、骨科、眼科、组织工程、神经/中枢神经系统 (CNS)、牙科、整形外科和伤口愈合。
生物材料的主要应用是心血管、骨科、眼科、牙科、伤口愈合、整形外科、神经/中枢神经系统、组织工程，其中心血管是2020年生物材料价值最大的应用。随着生物材料与血液、血管内皮细胞、成纤维细胞和心肌以及许多其他细胞和细胞基质材料接触，生物材料在心血管应用领域越来越多的使用主要取决于其生物相容性。用于心血管系统的生物材料包括金属和聚合物等材料。生物材料在心血管系统中的使用可分为临时内部装置、临时外部装置和永久内部装置。
就价值而言，骨科预计将成为第二高的应用。由于生物材料在骨科应用中的主要特性包括拉伸强度、屈服强度、弹性模量、耐腐蚀性和抗疲劳性、表面光洁度、蠕变和硬度，生物材料的使用越来越多。
生物材料的需求因地区而异。生物材料市场在北美、亚太和日本、欧洲、英国、中国和世界其他国家的各个国家占有突出份额，其中北美是2020年生物材料最大的地区有价值的。
工业进步、对专用研发设施的大量投资以及需要生物材料的不同应用产品的开发是目前推动北美全球生物材料市场增长的一些主要驱动因素。此外，由于生物材料的大规模生产以及与该技术相关的技术进步，预计全球生物材料市场将以稳定的速度增长。
各种应用对生物材料的需求不断增长，例如心血管、骨科、眼科、牙科、伤口愈合、整形外科、神经/中枢神经系统、组织工程，随着时间的推移，生物材料在其程序中得到了广泛的接受。这导致北美对生物材料的需求显着增加。此外，政府和最终用户的共同努力在使北美成为生物材料领域的领跑者方面发挥了关键作用。
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行业展望
趋势：当前和未来
随着越来越多的植入物具有成功率，生物材料的可靠性也在提高。为了进一步提高成功率，正在研究各种生物复合系统。研究了这些生物材料的独特组合、它们的生物表面行为和它们的机械基材特性。通过界面反应的交互机制，大量的研发资金投入到长期宿主着床反应的准确预测和记录上。通过这些界面反应、生物力学、断裂力学、疲劳测试和恢复分析与生物材料可靠性建立长期关系，有望在不久的将来推动生物材料市场的发展。本研究中使用的一些生物材料是生物玻璃涂层金属和生物玻璃涂层氧化铝植入物。
在组织工程、创伤、再生医学支架、生物传感器纳米材料、无机纳米粒子定制等领域，肿瘤切除变得越来越重要。该领域的巨大挑战是开发一个新的平台，将生物支架和生长因子或干细胞整合到仿生骨替代品中，并利用新技术重建大规模骨科缺损。该多孔生物支架具有吸收时间可调、强度好、生物相容性好等特点，主要用于未来组织工程治疗的发展。此外，利用组织工程中的生物材料来修复人体自身的组织器官，将在不久的将来带来健康的生活。正在开发合成和天然生物支架，它们提供 3D 结构、足够的机械强度、纹理和表面化学，以支持所需的细胞活性和控制骨组织再生。这是一种模拟体内微环境，研究生物材料干细胞系统相互作用和行为的尝试。
心血管领域的研究取得了很大进展。例如，心脏起搏器被注入基因工程细胞以替代心力衰竭中的起搏器细胞。日益增长的医疗需求导致通过生物材料创造和恢复自然组织和器官。在牙科应用中，生物材料的进一步发展主要是由于它们在口腔环境中的生物相容性。目前应用最广泛的牙科材料包括树脂复合材料、钛合金、氧化锆等。
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市场动态
预计在 2021 年至 2031 年的预测期内，全球生物材料市场将以可观的速度增长。这是由于生物材料的优越性能、终端行业的增长、应用领域的扩散以及新兴经济体，所有其中导致对生物材料的需求不断增加。生物材料在心血管、骨科、眼科、牙科愈合、整形外科、组织工程、神经/中枢神经系统、药物输送系统、泌尿应用和减肥手术中被广泛接受是由于其生物学特性和与身体的生物相容性。导致对生物材料的巨大需求的因素是它们的新兴应用、卓越的性能以及政府和联邦机构的巨额投资。此外，中国、印度或巴西等新兴经济体对生物材料日益增长的认识推动了全球生物材料市场的增长。
在进入生物材料市场之前，公司需要了解最终对确保公司实现其成为市场强大参与者的努力大有帮助的考虑因素。报告的这一部分对行业发展的方向以及各种因素对市场的影响进行了深入分析。报告的这一部分说明了市场驱动因素、市场限制和市场机会、上市等因素，并分析了对市场产生积极和消极影响的几个因素。
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主要市场开发和策略
全球对生物材料的需求归功于为心血管、骨科、眼科、牙科、伤口愈合、整形外科、神经/中枢神经系统和组织工程提供解决方案的主要公司。这种多元化的企业进入者为准备承担行业固有高风险的其他参与者提供了可能性。本章详细介绍了生物材料市场主要市场参与者采用的最新策略和技术发展。
为了引领行业并参与市场扩张阶段，组织希望与领先的市场参与者合作，收购相对较弱的公司，向市场添加新产品和服务，并丰富现有产品。本章详细介绍了全球生物材料市场主要市场参与者采用的最新战略和发展。积极参与生物材料市场的主要参与者是 BASF SE、Carpenter Technology Corporation、Celanese Corporation、Collagen Solutions Plc、Corbion NV、Covestro AG、DSM、赢创工业、Zimmer Biomet、Wright Medical Group NV、三菱化学控股公司。 Riton Biomaterials Co., Ltd.、Berkeley Advanced Biomaterials Inc.、BBS-Bioactive Bone Substitutes Oyj 和 Bioretec Ltd.
应用
- 心血管
- 骨科
- 眼科
- 牙科
- 伤口愈合
- 整形外科
- 神经/中枢神经系统
- 组织工程
- 其他
Global Biomaterials Market ( by Application and Sub- Application), $ Billion, 2020 – 2031 （图表未完，仅作展示）
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心血管
心血管应用主导着全球生物材料市场。随着生物材料与血液、血管内皮细胞、成纤维细胞和心肌以及许多其他细胞和细胞基质材料接触，生物材料在心血管应用领域越来越多的使用主要取决于其生物相容性。用于心血管系统的生物材料包括金属和聚合物等材料。生物材料在心血管系统中的使用可分为临时内部装置、临时外部装置和永久内部装置。心血管器械的生物相容性取决于使用方法。临时外部设备包括简单的管道、氧合器、动脉过滤器和血液透析设备；临时内部设备包括用于诊断和治疗的各种导管、导丝和用于旁路回路的插管。而永久性内部设备是起搏器、除颤器、支架、左心室辅助设备和人造心脏。
导管
导管是插入体内以治疗疾病和进行外科手术的医疗器械。导管放置在动脉、静脉或泌尿道中。各种材料用于制造导管，即硅橡胶、尼龙、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)、乳胶和热塑性弹性体，以提供出色的几何形状、尺寸、机械性能和生物响应。
例如，聚酰胺，即尼龙，用于生产经皮冠状动脉血管成形术 (PTCA) 导管。此外，拜耳公司的子公司 Covestro AG 提供 TEXIN RxT85A 和 RxT90A。这两种产品都是基于聚醚的热塑性聚氨酯，本质上是芳香族的。它们具有出色的耐磨性、韧性、柔韧性和冲击强度。医疗应用包括麻醉连接器、软管、薄膜、密封件、垫圈和挤压型材。
心脏瓣膜
从 1960 年代后期开始，人工心脏瓣膜被用于治疗患病和功能失调的心脏瓣膜。这些心脏瓣膜的使用已分为机械心脏瓣膜 (MHV) 和生物人工心脏瓣膜 (BHV)。 MHV 由合成材料制成，即聚合物、金属和碳，并提供耐用性。然而，由于 MHV 的血栓形成性，它们的使用被认为不适合患者。
然而，使用 BHV 植入是安全的，并提供与天然主动脉瓣相似的功能。它们不需要长期抗凝治疗，因此与出血风险降低有关。 BHV 主要来自人类（同种移植）或动物（异种移植或异种移植）组织。在未来几年，预计来自异种移植物或异种移植物的 BHV 将被广泛使用。