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生醫材料係指天然來源或人工合成材料,其具有生物相容性而可被植入或結合入活體系統中,以用來取代或修補活體系統的一部分,或者直接與活體接觸而執行其生命功能,因此目前生醫材料的概念可延伸而包括藥物傳輸系統所用的材料,生物感應器的材料,或甚至支持身體功能的體外醫療器材之材料。
生醫材料依材料種類來分類,大致可分為高分子有機聚合體(Polymer)、陶瓷(Ceramic)、金屬(Metal)及複合性材料(composites)等四大類。金屬材料所衍生之醫療產品,在臨床應用上大致以手術器械及骨科內外固定裝置等醫療器材為主。陶瓷材料則以植入式骨科填補材料為主要應用。而天然高分子材料由於生物相容性好,能傳遞細胞識訊號,有利於細胞吸附增殖和分化,因此,生醫材料除在傳統醫療器材上之應用,目前還包括組織工程上之材料開發應用上,組織工程之目的在於替換因疾病或外傷而造成功能缺損的身體部分,協助傷口痊癒,增進器官與組織的功能,及修復或取代有缺陷、不正常的組織器官等,因此可看出,生醫材料是再生醫學的研究基盤之一。
政府為提倡生醫材料產業,民國八十五年經濟部在十大新興工業之第九項醫療保健工業中,除診療保健儀器及設備及臨床檢驗試劑外,還包括生醫材料及元件。於民國九十二年四月經濟部工業局篩選出人工器官等8項生醫材料及元件為獎勵發展項目,以期吸引更多業者投資。篩選出的較具發展潛力之生醫材料及元件項目包括硬組織(人工關節、骨骼及股骨等)、軟組織
(人工韌帶、血管、皮膚等)、液態組織(人工血液及脂肪液等)、人工器官(人工胰臟、人工心臟、人造血管等)、抗組織沾粘材料、生物感測器、細胞治療之細胞工程材料及元件、鎮痛輸液泵。
我國目前上中下游在生醫材料相關研發上皆各有研發重點。在上游部份,中央研究院生物醫學研究所致力於組織工程、幹細胞及生長因子上的研究,在各大學系所包括台大、陽明、清大、成大、長庚等,於生醫材料之分子改良、特性分析及動物實驗上均有從事研究,詳見表8-2。在中游部分,以國家衛生研究院、台灣動物科技研究所及工研院為研發主體。在下游部分,近年由於政府獎勵,越多廠商引進國外相關生醫材料技術,並開始與國內研究單位合作,詳見表8-3,開發適合國內的產品,尤其對組織工程應用領域有濃厚的興趣。
在生醫材料的研發上,近年不論在材質研發,如膠原蛋白、透明質酸、幾丁質/醣、化學合成的PLA、PLGA等,以及其相關產品的應用開發上,包括原料製造廠之製備加工,及衍生醫材如人工皮膚、止血粉、敷料及人工血管、人工骨、人工腎臟等,也開始在台灣嶄露頭角。為充分掌握醫材來源、品質,以及降低原料成本,已有多家廠商建立GMP廠以製造產品或者OEM代工生產。
表8-2 國內從事生醫材料相關研發之研究機構
研究單位
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研究領域、項目、計畫 |
合作對象 |
| 中央研究院生物醫學研究所 |
組織工程、幹細胞、及生長因子 |
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台大醫學院醫學工程部
台大醫院骨科
台灣大學醫學院 醫學系血管新生研究中心
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人工骨;人造骨骼材料;軟骨接合硬骨的組織大量培養技術
「利用生物活性基質進行軟骨及韌帶之組織工程」國科會計畫
「血管新生相關疾病診斷與治療新技術之研發」業界科專計畫 |
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| 陽明大學醫學工程研究所 |
微粒骨科材料 |
興技 |
長庚大學外科
長庚大學眼科 |
「新型人工肝臟輔助系統與臨床應用總計畫」國科會計畫
「角膜組織工程之發展」國科會計畫 |
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| 清大 |
「醣胺素與人工細胞外間質之研究計畫」學界科專 |
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| 成大生醫材料研究中心 |
生醫材料研究 |
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| 三總 |
人工皮膚 |
台糖、台灣動物科技研究所 |
| 桃園國軍總醫院 |
人工皮膚 |
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| 林口長庚醫院組織工程科技重點團隊 |
人工皮膚 |
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| 台北醫學大學牙醫部 |
額骨成長 |
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| 工研院生醫材料暨工程技術組 |
膠原蛋白;人工皮膚;軟骨修復(高分子生物水膠合成技術、及生物可吸收性多孔隙基材製備技術)
經濟部技術處「蛋白體技術之組織工程應用研發四年計畫」:肝組織發育及修復再生之機制,協助人工肝組織之設計及肝病之診斷與治療
經濟部技術處「生物工程及材料技術開發四年計畫」:包括生物高分子及應用技術之開發「關節軟骨修補技術」計畫
肝組織工程
神經組織工程 |
PLGA/台肥、興技、中石化
透明質酸/瑞安大藥廠
澳洲 CSIRO(人類骨細胞分離與培養技術);台大醫院骨科(動物實驗)
人類胚幹細胞分化肝細胞
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| 國家衛生研究院醫學工程研究組 |
人工心臟瓣膜、人工血管 |
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| 台灣動物科技研究所生物人工器官中心 |
人工皮膚 |
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| 慈濟綜合醫院 |
聯髖二號人工髖關節系統(鈦合金為股骨柄基材) |
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資料來源:生技中心ITIS計畫整理。
表8-3 國內產業界參與生醫材料產品研發
產品 |
廠商 |
產品研發現況/合作對象 |
| 膠原蛋白及其衍生之醫療產品 |
台鹽 |
量產醫藥級膠原蛋白 |
| 和康 |
量產醫藥級膠原蛋白/陽明大學;量產手術用可吸收性止血棉 |
| 永信 |
自工研院技轉多孔性膠原蛋白製備及化學交鏈技術 |
| 珩陞行 |
量產膠原蛋白 |
| 台糖 |
量產膠原蛋白原液(化妝品類) |
| 生立 |
膠原蛋白醫材 |
| 雙美 |
膠原蛋白醫材、止血敷片、止血吸棉 |
| 中鎮 |
膠原蛋白敷料 |
| 透明質酸材料 |
科景 |
透明質酸原料藥、醫材 |
| 台糖 |
透明質酸醫材/ 工研院生醫中心 |
| 約克貝爾 |
透明質酸原液、醫材 |
| 聿新 |
透明質酸原液、醫材 |
| 甲殼素材料 |
凱得生 |
幾丁質醫材、幾丁質創傷敷材/ 工研院生醫中心、陽明醫工所、經濟部主導性新產品計畫 |
| 新達 |
幾丁質、幾丁聚醣之研發與製造 |
| 嘉年 |
幾丁聚醣之製造與生產 |
| 其它生醫材料原料 |
遠東紡織 |
高分子材料 |
| 佳合 |
PGA生物可吸收性手術縫合線 |
| 人工皮膚 |
台糖 |
國內研究單位合作(三總,台灣動物科技研究所) |
| 和康 |
皮膚軟組織填補劑 |
| 生立 |
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| 台鹽 |
創傷覆蓋材/ 動物科技研究所、成大、中興大學、台大、工研院生醫中心 |
| 珩陞行 |
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| 其它人工軟組織 |
和康 |
膀胱頸尿道組織填補劑 |
| 人工骨 |
興技 |
聚乳酸/甘醇酸的合成; PLGA、PDLLA、PLLA等不同分子量之生物可分解材料;做PDLLA吸收性骨釘;人工陶瓷骨填補再生材料/
陽明大學、工研院、瑞商Precimed |
| 生立 |
骨填補材料/哈佛大學骨科實驗室合作 |
| 和康 |
骨填補材料 |
| 聯合骨科 |
骨釘、骨板 |
| 亞太 |
骨釘、骨板 |
| 慶康 |
骨釘、骨板 |
| 維綱 |
生物可吸收性骨釘、骨板開發 |
| 新揚行 |
血小板膠促進骨頭生長 |
| 賽宇細胞 |
硬骨組織修補技術開發(骨髓間葉幹細胞於動物細胞反應器內分化成硬骨細胞) |
| 台鹽 |
膠原蛋白醫材/ 成功大學 |
| 東貿 |
開發中 |
| 牙科 |
生立 |
牙周再生膜 |
| 東貿 |
開發中 |
| 慶康 |
人工牙根 |
| 維綱 |
人工植牙系統 |
| 人工關節 |
聯合骨科 |
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| 興技 |
美商Exactech |
| 慶康 |
(目前暫停生產) |
| 和康 |
關節軟骨/ 台北醫學大學 |
| 人工血管 |
和康 |
研發中 |
| 台糖 |
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| 新揚行 |
微血管再生的材料 |
| 台鹽 |
膠原蛋白醫材/ 成大 |
| 人工眼膜 |
生立 |
人工角膜、人工結膜 |
人工腎臟
(血液透析器)
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東貿 |
開發中 |
| 信東 |
血液透析系列 |
| 善德 |
洗腎導管耗材 |
| 喬聯 |
血液透析監測儀(生物感應器) |
| 耀寬 |
血液透析器 |
| 人工瓣膜 |
台鹽 |
膠原蛋白材料/ 成功大學 |
| 人工心導管 |
邦拓 |
工研院 |
| 善德 |
工研院 |
| 新豐化工 |
工研院 |
| 高鼎 |
工研院 |
| 大穎 |
工研院 |
| 金騰山 |
工研院 |
| 人工子宮 |
生立 |
膠原蛋白模擬的體外人工子宮雛型技術/康乃爾大學 |
資料來源:生技中心ITIS計畫整理。
從業界及研發領域的觀點來看,生醫材料很適合台灣的產業發展,因為生醫材料用途具多樣性,開發風險遠較新藥開發小。藥物的開發對致病機制的了解、標的發現及治療藥物的篩選,無疑時程冗長、研發金額高,而生醫材料是生技領域中類似關鍵零組件的概念產品,以製造導向為模式,且開發的成果及技術可應用至不同的領域,甚至跨入新興之組織工程領域發展,開拓不同型式的產品線、增加營收。因此,生醫材料之潛在應用市場龐大,值得我國生技產業切入。
資料來源
作者:趙月秀 產業分析師
資料來源:生技/醫藥速報半月刊 第 119 期
出版單位:生物技術開發中心ITIS計畫
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