20년 동안 사용할 수 있는 인공 고관절, 상처가 아물면 저절로 녹는 봉합사, 각막에 산소를 공급하는 콘택트렌즈. 이러한 것들은 생체 재료, 즉 의료용으로 생체 시스템과 상호 작용하도록 설계된 재료입니다. 이러한 재료는 천연 또는 합성일 수 있고, 영구적이거나 생분해성일 수 있습니다. 공통적인 요구 사항은 생체 적합성입니다. 즉, 인체에 해를 끼치지 않아야 하며, 인체가 이를 파괴하지 않아야 합니다.

생체재료는 여러 범주로 나뉩니다. 티타늄이나 코발트-크롬과 같은 금속은 강도가 높고 내식성이 뛰어나 인공관절이나 치과 임플란트에 이상적입니다. 하이드록시아파타이트와 같은 세라믹은 뼈의 무기질을 모방하여 뼈에 직접 결합합니다. PLGA와 같은 고분자는 생분해성이 있어 봉합사, 약물 전달 시스템, 조직 지지체 등에 사용됩니다. 복합재료는 여러 재료를 결합하여 각 재료의 장점을 극대화한 것입니다.

생체 재료를 설계하는 것은 균형을 맞추는 작업입니다. 용도에 맞는 적절한 기계적 특성을 가져야 합니다. 뼈 임플란트는 과도하게 휘어지지 않으면서 하중을 견뎌야 합니다. 혈관 이식편은 유연해야 하고 혈전이 생기지 않아야 합니다. 또한 감염, 마모 및 분해에 대한 저항성도 있어야 합니다. 뿐만 아니라 제조 및 멸균이 가능해야 합니다.

의료 분야는 더욱 스마트한 소재를 향해 나아가고 있습니다. 약물 방출 스텐트는 재협착을 방지하기 위해 약물을 방출하고, 형상 기억 합금은 체온에서 팽창하며, 자가 치유 하이드로겔은 손상 후 스스로 복구됩니다. 이제 소재는 수동적인 존재가 아니라 치료의 일부가 되었습니다.