2020年我国骨修复材料行业的市场规模为55.3亿元,2016年至2020年的年均复合增长率为17.9%,远超全球骨修复材料行业的整体增长水平,其中骨科骨缺损修复材料行业的市场规模为28.6亿元,口腔科骨植入材料行业的市场规模为15.2亿元,神经外科颅骨缺损修复材料行业的市场规模为11.5亿元;预计2021年我国骨修复材料行业的市场规模将突破65亿元。
骨缺损是指骨的结构完整性被破坏,肿瘤、外伤、坏死、先天畸形等一系列病因往往会导致大体积的骨缺损产生。在我国,每年因交通事故和生产安全事故所致创伤骨折、脊柱退行性疾病及骨肿瘤、骨结核等骨科疾病造成骨缺损或功能障碍的患者超过600万人。骨移植是治疗骨缺损的主要方法,但骨移植中使用的骨修复材料的研发一直是世界性的难题。
1820年自体骨首次被用于骨移植,自体骨从20世纪初开始广泛使用并成为骨移植临床应用的“金标准”,截至目前还没有一种骨修复材料在临床应用疗效方面可以取代自体骨,且临床医生因同种异体骨临床应用历史较长形成了一定的使用习惯。但自体骨存在骨来源有限、二次手术痛苦和取骨并发症等问题。我国自体骨在骨科手术中的临床使用比例已由2007年的81%下降至2017年的62%,而在美国自体骨的临床使用比例更已降低至45.51%。
复合材料以及纳米工程技术能够改善单一材料的微观结构、生物可降解性等特性,有望为组织工程材料的开发提供理想的支架材料。通过在理想的支架材料上复合种子细胞、生长因子等诱导和促进骨组织修复的活性物质,有望产生在临床应用疗效方面能够取代自体骨的人工骨修复材料。目前,人工骨修复材料市占率已达三分之一,主要厂商有瑞邦生物、九源基因等,公司市占率达18%左右。在我国人工骨修复材料市场,无机非金属材料(生物陶瓷)以及复合材料产品为行业内的相对主流产品。
人工骨修复材料在骨缺损愈合、引导骨融合、骨骼功能恢复、材料体内降解、减少和避免取自体骨造成患者二次伤害、预防同种异体骨移植的疾病传播风险等方面具有优势,正逐渐成为自体骨、同种异体骨的替代品。在我国获批用于骨科的同种异体骨修复材料仅有20项产品,而人工骨修复材料产品则多达39项。
传统金属、高分子材料人造骨存在仿生结构不可控、力学性能不匹配、生物相容性差、无发育功能、运动错位磨损等问题,术后并发症多发。尤其是没有生物学活性的假体,无法在人体内发育,不能与自然骨良好地融合,需要二次手术修复。为了克服这项难题,世界各国科学家进行了不懈努力。随着3D打印技术的出现,以生物陶瓷为材料的3D打印骨,成为公认最为理想的骨填充材料。
近年来,国外研究机构研发了3D打印生物陶瓷骨植入医疗器械。然而,该技术因采用酸性粘结剂和功能梯度,仍未实现陶瓷骨的完全降解,在植入后会给患者带来剧烈疼痛等副作用。在国内,目前此项研究(包括本文中的西北工业大学3D打印仿生骨技术在内)基本仍停留在动物试验阶段,因此,3D打印陶瓷骨离临床应用还有一段距离。
据悉,目前国内已经有团队掌握了仿生骨、软骨和皮肤的3D打印技术。下一步,他们将继续探索真皮层中汗腺、毛囊、皮脂腺等结构的稳定打印技术。目前,在3D打印兔子皮肤的植入试验中,仿生皮肤比自体皮肤愈合时间短25%。专家介绍,从动物试验到临床应用,3D打印仿生骨和皮肤还有很长的路要走。现在,该团队正在与空军军医大学合作,共同探索3D打印活性仿生骨等应用。未来,这项技术将能够更好地治愈骨缺损、皮肤损伤等患者,为他们的生活注入新的希望。
想要了解更多仿生骨行业的发展前景,请查阅《2021-2026年中国仿生骨行业发展前景及投资风险预测分析报告》。

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