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过往几十年当中，由于生物材料所具备的出色适用性，科学界对生物材料的研究呈现出快速且多样化的趋势，开发出越来越多种类的生物材料。
由西湖大学未来产业研究中心和美国化学文摘社合作发布了《探索未来趋势：最值得关注的十大生物健康材料》，报告采用了CAS内容合集与大数据分析方法，确定了十种最具前景的生物材料，具体包括：水凝胶、抗微生物材料、脂质纳米粒、外泌体、生物墨水、可编程生物材料、蛋白质材料、自愈合材料、生物电子材料，以及可持续生物材料。
水凝胶是由三维聚合物网络构成的柔性材料，能吸收和保持大量水分。水凝胶具有亲水性和多孔性，呈交联结构，具有无限的分子量，且不溶于水。
水凝胶材料具有可调节的物理和化学特性，使其在隐形眼镜、卫生用品和组织工程等多种应用场景中都具有极高的适用性。此外，一些水凝胶可作为药物或活性生物分子的刺激反应性载体，提供伤口保护并促进伤口愈合。
过去二十年(2003年至2022年)中，水凝胶在智能材料、药物递送、组织工程、抗微生物、生物电子材料和脑-机接口等六个应用领域中的增长情况
抗微生物药是指用于消灭微生物的药物，根据其针对的生物体类型不同，可分为抗生素、抗真菌剂、抗病毒剂和抗寄生虫药。
在过去的十年左右，抗微生物药物耐药性的问题日益严重，并被世界卫生组织（WHO）视为“全球健康和发展的威胁”以及“人类面临的十大全球公共卫生威胁之一”。
过去二十年(2003年至2022年)中抗微生物材料领域的期刊和专利出版物的增长情况
脂质纳米粒（LNP）是一种由脂质双层膜包围的纳米颗粒。3LNP的主要应用之一是作为药物递送平台，高效地将疏水性或亲水性药物（包括小分子化合物以及各种复杂生物物质，如蛋白质和核酸）递送至目标细胞。例如，LNP在COVID-19mRNA疫苗中发挥了关键性作用，有效地保护和递送mRNA到细胞中，这进一步证实了LNP在药物递送中的适用性。
不同类型脂质纳米颗粒的示意图
外泌体是由脂质双层包裹的纳米级(直径约30-150纳米)的细胞外囊泡。它们可被大多数真核细胞分泌，并通过转运蛋白质、核酸和脂质等生物活性物质至靶细胞来促进细胞间通讯。
外泌体的生物发生和分泌示意图
除了在细胞间通讯和信号转导中的作用外，外泌体还对支持和重塑细胞外基质、产生免疫反应、维持组织稳态和促进组织再生等方面至关重要。它们还与癌症、神经退行性疾病和心血管疾病等疾病的发展有关。外泌体具有固有的稳定性、低免疫原性、生物相容性和良好的生物膜穿透能力等特性，使其成为高效药物递送的优质天然纳米载体。此外，外泌体还有利于临床诊断，其携带的宿主细胞中的生物分子是病理生理状况的指示剂。
生物墨水是指用于3D生物打印（3DBP）的天然或合成材料，主要以载细胞的水凝胶形式存在。生物墨水的制造使得构造具有特定生物和生化环境的生物构造物成为现实。3D生物打印技术能够制造出具有理想特性的仿生支架，并控制细胞和其他生物材料的空间组织，以模拟天然组织或器官。目前，人们已经制备出很多可用于再生医学和组织工程领域的生物材料。
(A)从CAS内容合集中挖掘的生物墨水出版物增长趋势。(B)生物墨水领域材料的出版物数量发展趋势，如胶原蛋白、干细胞、转录因子、成纤维细胞、细胞外基质等。
可编程生物材料是一种可以响应外部刺激或环境变化而改变其性质和形状的动态生物材料。这些材料可在其初始状态和不同于其初始形状的构象、结构或形状间切换。
最广泛使用的材料是形状记忆聚合物(SMPS)，根据其转换为各种形状的能力，可以将其分类为单向或双向形状记忆聚合物。单向形状记忆聚合物在受到特定刺激时可以从临时的形状恢复到原来的形状。相比之下，双向形状记忆聚合物有能力响应不同的刺激以在两种或两种以上的形状间转换，提供更多元的变形能力。
(A)近二十年来可编程材料的期刊和专利出版物趋势(分别以蓝色和黄色实线显示)。可编程材料在生物材料领域的出版物绝对数量(B)和相对增长率(C)。(D)生物材料中可编程材料对不同刺激类型(H,温度,光,机械，电，磁,渗透)的使用分布。内部圆环图和外部饼图分别对应2003年至2022年的期刊和专利出版物总数。
蛋白质是由氨基酸组成的天然聚合物。蛋白质基生物材料，如丝蛋白、胶原蛋白、纤维蛋白、角蛋白、弹性蛋白和节肢弹性蛋白，都具有生物相容性、生物可吸收性和可生物降解性。
这些蛋白质材料在组织工程、组织修复再生、药物递送等领域具有广泛应用。
(A)过去二十年间 (2003年至2022年)先进蛋白质基材料领域期刊和专利出版物数量增长趋势。(C)各类先进蛋白质基材料的期刊出版物分布情况，表明了它们的新兴增长趋势。
能够修复由长期机械磨损造成的轻微损伤(通常在正常/常规使用中产生)的材料，被称为自愈合材料。这种独特的自我修复能力颇具吸引力，因为自愈合材料增加了材料的使用寿命，降低了维护和更换的需求,并减少了浪费。在生物医学领域，这些优点保障了医疗植入物、支架、设备和生物传感器的持久性能。
（A）过去二十年（2003年至2022年），与自愈合材料相关的出版物稳步增长（B）图中展示了热门的自愈合材料及其应用。
生物电子材料是指可植入到生物体中的设备或植入物。医疗保健，尤其是老年和患病人群的医护，对此类材料有着持久且迫切的需求。生物信息的数字化监测较传统方法更为有效，也更有利于实时监测和数据分析。生物电子设备包括了可穿戴设备，如智能手表、传感器，的专用医疗保健监测设备和植入式监测设备。
出版物数量最多的生物电子材料，及2003年至2022年间出版物总数最多的前五个国家
在医疗领域，一次性口罩、手套、防护服、容器、包装材料等产品以及细胞培养皿、移液器吸头和离心管等实验室用品，会造成巨大的环境污染，开发能够替代传统塑料的可持续材料变得非常紧迫。
近年来，出现了“生物塑料”这一新术语，用于描述那些或是通过生物过程产生、或是从可再生资源中提取、或是同时通过这两种方法获取的材料。
(A)根据天然和合成聚合物的来源(生物和化石基)和生物降解性(可生物降解和不可生物降解)对天然和合成聚合物进行分类。缩写:PE-聚乙,烯、PP-聚丙烯、PET-聚对苯二甲酸乙二醇酯、PBAT-聚(己二酸丅二酸-对苯二甲酸二甲酸丅酯)、PLA-聚乳,骏、PHA-聚羟基链烷酸酯、PVC-聚氣乙烯、PBS-聚丁二酸丁二醇酯、PCL-聚已内酯、PBAT-聚 (已二酸丁二酸-对苯二甲酸二甲酸丁酯)、PVA-聚乙烯醇。(B)提及“生物塑料”一词的期刊出版物和专利出版物总量逐年变化的趋势(2003-2022年)。
上海同萃创化医药科技有限公司，属于长三角国创中心有机功能材料与应用技术研究所体系，运营科研服务业务板块。同为协同，萃为菁萃。同广大医学研究专家一道，以科研转化模式开展基础研究、应用研究与临床转化研究。
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