潘浩波

(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)

生命科学的发展为材料学的探索提供了快速干道，图 1 展示了功能组织/器官生物制造的临床需求。我国从 20 世纪 70 年代起逐步开始了材料学科在生命科学的探索，虽然起步晚于欧美，但是 21 世纪后就进入了快车道。在 20 世纪，人们对材料学的认识仍然主要停留在以骨科临床为基础的骨修复材料，以巩固、稳定及支撑作用来实现骨组织骨折及骨缺损的修复。材料在体内不降解，也不通过与周围组织产生化学作用来促进骨组织愈合。因此，传统的生物材料发展被定义为化学惰性材料，如钛合金、不锈钢、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，PMMA)[1]等。然而即使如此，人们仍没有清晰地认识或了解材料与周围组织及细胞间的关系，故材料界面与组织界面成为研究的热点。

生物材料的发展基于材料学在生物组织的再生修复与功能评价，但材料如何通过其几何形貌和多层级结构的变化与特征来影响及调控靶向细胞的活性与功能则是困扰材料学家的哥德巴赫猜想。细胞感知及感应外界环境的通路有很多，且其产生对应的变化也并不是单向的，因此人们对材料学产生了诸多困扰(见图 2)：如何能有效调控细胞的功能和极化状态来发挥其应有的功能？材料自身到底是什么角色？

干细胞是一类具有自我更新能力的细胞，能够产生至少一种类型的、高度分化的子代细胞。其中，材料-干细胞是构建组织再生的生物基础。……