生物材料是指可用于改善人体健康的天然或合成物质。从新石器时代用咬合蚂蚁缝合伤口,到古玛雅人用珍珠母贝壳修复牙齿,再到19世纪将金属植入人体的实验,本文带你走过数千年生物材料的非凡发展历程。

生物材料是一类物质——合成或天然的——可用于改善健康、减轻痛苦,以及改善或纠正人体的运作方式。缝合线?那是一种生物材料。心脏起搏器?当然。隐形眼镜?是的,你明白了。
随着技术与科学的进步,这些生物材料及其应用方式也日趋精密。正如TED演讲《一种新的骨骼生长方式》中所介绍的,科学家可以利用生理盐水在人体腿部制造一个微小的空腔,使该处的干细胞生长成新骨骼,从而修复损伤。另一项近期的生物材料突破是:在实验室中培育出微型大脑。
生物材料这一领域直到20世纪60年代才正式命名,但在人体内战略性地使用材料这一理念由来已久。我们采访了华盛顿大学生物材料研究中心主任、教材《生物材料科学》联合主编巴迪·拉特纳,请他带我们进行一次(不完整的)千年非凡材料进展之旅。
(公元前9500年至公元前1000年)最早的手术缝合线之一?咬合蚂蚁。缝合线,即用于缝合人体组织的缝线,历史十分悠久——据《生物材料科学》记载,可追溯至新石器时代。古埃及人用亚麻制作缝合线,而欧洲人则使用动物肠道纤维。大约同一时期,在南非和印度,人们用咬合蚂蚁来缝合伤口。巴迪·拉特纳说:”只要将伤口两侧合拢,把这些小家伙的螯钳放上去,它们就会用力咬紧,足以将伤口闭合。”图为2012年5月摄于西澳大利亚的咬合蚂蚁。照片:John Tann/Flickr。
(公元600年)玛雅人率先使用”蓝牙”。不是无线技术。正如生物工程师莫莉·史蒂文斯在《一种新的骨骼生长方式》中所解释的,玛雅人有一种修复缺失或损坏牙齿的妙法——用一块蓝色珍珠母贝壳替代。”它坚硬耐用。植入颌骨后,能与颌骨融合,”史蒂文斯说,”这种材料有着美妙的化学特性和精美的结构。”(同样令人着迷的是:古罗马人和印加人都曾用黄金做牙科修复。)照片:维基共享资源。
(1829年)一个逐渐成形的想法:将金属植入人体。1829年,阿拉巴马州医生亨利·勒韦尔开始试验金属能否作为医疗植入物安全使用。据《美国外科手术史》记载,他在21次犬类实验中测试了不同金属缝合线,发现铂制缝合线总体上比金、银或铅制的更易被耐受。此后数十年间,外科医生开始对使用金属螺钉和钢板来固定骨骼产生兴趣,而非依赖夹板和支具。据医疗技术公司Zimmer称,德国外科医生H·汉斯曼于1886年率先成功完成了此类手术。照片:Kolossus。
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