バイオマテリアルとは？製品利用に向けたバイオマテリアルの特徴と課題

バイオマテリアルは今後の医療の発展において欠かせないものです。

Orbrayでは、医療の発展に寄与するためにバイオマテリアル製品の開発を行っています。 本記事では、「バイオマテリアルを製品に利用したい」「体に優しい材料を探している」といった方向けに、バイオマテリアルの特徴や課題、応用製品を解説していきます。

バイオマテリアルとは

バイオマテリアルとは、医療や歯科の分野で使用されている材料です。

損傷した身体の修復を目的として、生体組織と直接的、間接的に作用するケースで用いられ、人体に副作用がでないことが求められます。

以前からのバイオマテリアルを使った製品としては、人工関節や義歯、インプラントなどがあり、世間でもよく知られているかと思います。最近では、再生医療の分野でも使用されています。

バイオマテリアルの素材は、ステンレスやチタンなどの金属、プラスチック、セラミックなどがあります。Orbrayでは、光通信部品の技術で培った、セラミックの成形、加工技術を活かし、「バイオジルコニア®」というバイオマテリアルを開発し、主に歯科分野で製品を提供しています。

バイオマテリアルの種類

バイオマテリアルは、大きく「生体由来材料」と「合成材料」に分類できます。

生体由来材料

動物の組織から得られる材料であり、例えば骨や皮膚、軟骨などが含まれます。

合成材料

合成材料は、主に金属材料、セラミックス材料、ポリマー系材料の3つに分けられます。

バイオマテリアルの特徴

生体適合性が高い

生体適合性が高いということはつまり、「生体組織と直接的、間接的に作用する上で、有害な作用を及ぼさない」と言い換えることができます。

バイオマテリアル製品には、この生体適合性が最も重要な要素として求められます。

通常、体に異物が入ると、体は拒絶反応を示し、副作用が出ます。また、柔軟性や強度が周辺組織と異なれば、激しい動きにより周辺組織を傷つける可能性があります。 こういった問題を防ぐために、バイオマテリアルは生体適合性が高いという特徴をもっているのです。

多様な種類が存在する

前述した通り、生体由来のものから合成されたものまで、多様な種類のバイオマテリアル製品が存在します。用途に応じて、適切な材料を選定し、製品化することが重要です。

バイオマテリアル製品の課題

バイオマテリアルを製品として活用していく上での課題を3つお伝えします。

コスト

バイオマテリアルには副作用を起こさないための「生体適合性」が求められ、細かい要件を満たす必要が出てきます。そのため、製品化する際はコストがかさむ傾向があります。

安全性

実験室レベルで安全性が証明されたものであっても、生体内で長期使用をすると周囲に生じる感染や腐食の懸念があります。特に金属系のバイオマテリアルの場合、腐食は大きな課題であり、溶出イオンによる細胞毒性やアレルギー性が可能性としてあげられます。 よって製品開発の際は、生体適合性を考慮して、用途に合わせて慎重に材料選定を行うことが必要です。

機械的強度

生体内で使用される場合、破損した際に取り出すのが困難であったり、周辺細胞へのダメージが懸念されることから、バイオマテリアル製品の機械的強度は非常に重要な要素です。

しかし、生体組織との相互作用のために表面改質を行う場合、機械的強度の低下が課題となっています。

バイオマテリアル製品の応用分野

バイオマテリアル製品の多くは、人工骨や眼内レンズなど医療分野やインプラントなど歯科医療分野に用いられています。

また、近年では、診断や計測のための人工デバイスや薬物送達システムといった医療機器分野においても製品化が進められています。 さらには、再生医療の分野でも開発が活発に行われており、その用途は拡大しています。

バイオマテリアルの未来

バイオマテリアルは今後、より市場が拡大していくと考えています。その理由を2つお伝えします。

高齢者人口の増加による懸念事項の解消

現在の日本の65歳以上の人口の割合（高齢化率）は28.4%（令和2年版高齢社会白書）であり、その後も高齢者の人口は増加傾向が続くと言われています。

生体機能の低下による怪我や病気に苦しむ高齢者が増え、バイオマテリアルは需要が拡大していくと考えられます。超高齢社会の中で、バイオマテリアルが健康寿命を伸ばすための一つの要素となり得るのです。

長期信頼性

バイオマテリアルを生体内で長期使用した際のデータが蓄積されてきたことにより、現在では長期信頼性が向上してきています。

これにより、採用するメーカーが増加し、バイオマテリアルの市場は拡大していくと予想されます。

最後に

バイオマテリアルを使った製品は、人々の生活の質を上げることに貢献できる可能性を秘めています。

Orbrayではセラミック系バイオマテリアルとして、生体活性を発現させたジルコニア「バイオジルコニア®」を開発いたしました。

バイオマテリアルの製品化に興味があり、話を聞いてみたいという方はお気軽にお問い合わせください。

バイオセラミックス｜Orbray株式会社 https://orbray.com/product/jewel/material/biomaterial.html