生質材料於生醫應用之新契機

刊登日期:2012/11/22
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生質材料開發與應用蔚為風潮
台灣以發展成熟的石化產業見長,統合上中下游四十餘種的關聯產業鏈,年產值超過新台幣3 兆元。與國外對石油應用產品發展大相逕庭的是,國外大多偏向做為燃料使用,而國內則在石化產品上紮根甚深,實力堅強。然而無論面臨到可預見未來原油來源枯竭的衝擊,抑或是針對其製程及廢棄物等環保議題的壓力日益升溫之下,國內石化產業轉型升級,朝向低碳高質化產業結構調整乃為當務之急。而生質材料諸如天然橡膠、聚乳酸(Polylactic Acid)、聚羥基烷酯(PHAs)、纖維素及澱粉等,此類材料結合減碳概念,以自然界微生物、動物及植物替代石油為原料,向下製造中下游產品,配合其生物可分解等特性,有助於環境之永續發展。近年來歐、美、日等先進國家無論在生質材料政策上的推動或技術研究均有眾多創新與推廣,在汽車、電子、家電等領域應用廣泛。國內產業過去於生質材料上大多專注於包裝市場的開發應用,放眼未來,如何在生質材料領域中走出1獨立性:與現有生質材料主戰場有所區隔之產品;2高值性:其終端產品具有高附加價值;3非政策依附性:產業應用上具其優勢及必要性,乃是必須多所考量的議題。
 
生醫材料市場規模分析
綜觀醫療產業之全球概況, 2007 年全球製藥產業市場規模約為7,120 億美元,而醫療器材市場規模約為1,940 億美元。我國醫療器材2007 年產值約為515 億新台幣,製藥產業為568 億新台幣。根據Research and Markets 之全球生醫材料市場報告,2008 年全球生醫材料衍生產品市場達255 億美元規模,未來五年此市場預估有15% CAGR 年成長率。使用生物相容或生物吸收性生醫材料製出之產品則分布於醫療器材、藥物、檢驗試劑、美容醫學、組織工程與再生醫學、醫療包裝材等領域。其中生醫材料於醫材產品應用產值比重正是最高的區塊。
 

圖一、2004~2012
年美國地區生醫材料市場分布
 
生質材料於醫療器材中的應用
相較於石化來源之高分子類材料,非石化來源之生質高分子材料在生醫領域中的使用歷史更為悠久。無論是源自木頭或棉花纖維的纖維素,在數百年前早已大量用於外用敷料,如吸液性紗布、創傷處理用棉墊,吸收血液、黏液或膿,以及避免細菌感染傷口;亦做為外科手術服。纖維素經由氧化、酯化或醚化等化工製程所發展的衍生物則在藥學與醫療器材上扮演著各種不可或缺的角色。同屬於多醣類,但為微生物發酵法已大量量產的透明質酸,則在傷口敷料與植入式醫療器材類具有廣大市場。
  
聚乳酸類生醫材料
生質高分子材料聚乳酸 (Polylactic Acid; PLA)不僅在替代石化產品及其生物分解特性受到矚目,其為生物吸收性高分子材料,在醫學上的應用,最普遍做為組織固定裝置(Fixation Device)。此類醫療器材乃是醫師為了固定人體之組織或組織間需做隔離時,諸如骨釘、骨板、螺絲等,使用由生物吸收性高分子材料所製成之裝置,植入人體組織內,在手術後經過一段時間,組織達癒合(Healing)狀態時,該裝置亦大致完成分解吸收或代謝,因此不需二次手術且可以避免外來物長期於體內造成之異物反應(Foreign Body Reaction)。而PLA 的高強度與高生物相容性及可降解吸收,使其成為材料開發的主流之一。
 
此外, PLA 做為一藥物的載體,亦是安全而普遍之應用。將藥物透過包埋的技術包覆於生物吸收性高分子材料中,而當材料於生物體內逐漸分解時,藥物緩慢釋出即為一緩釋機制,並可透過高分子分解速率,進而控制藥物釋放速率。目前於美國FDA 已通過PLA Based 產品,諸如牙周病治療(Atridox)、前列腺癌或子宮內膜異位等使用(Lupron Depot/Zoladex) ……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文
 
作者:施亭宇 /工研院材化所
★ 本文節錄自「工業材料雜誌311期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=10692

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