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生物医学工程学的研究与开发已被国家列为中国 2020 年中长期科技发展规划的重点内容，该领域中的生物材料学与技术 、 组织工程技术 、 生物纳米技术 、
生物感应技术 、 生物智能技术 、 生物光子技术的研究和应用，将在今后的 20 年内更密切地与临床医学结合，新的技术将被广泛地应用于各类疾病的诊断和治疗。在应用科学的这一快速发展期，创伤修复领域也必将引入生物医学工程的知识和技术，使传统的创面修复技术得到创新进展。
一、现有创面修复技术的不足之处
创面修复的基本目的是快速再上皮化， 进一步的要求则是新生皮肤内汗腺功能再建、局部免疫功能再建、正常神经感觉功能再建、正常弹力伸展度和色素的再建。传统的创面治疗技术尚不足以达到快速上皮化的要求，更无法满足再建修复组织的生理功能。
金属银及其各类衍生制剂被视作传统的方法用以治疗各类皮肤创面，其抵抗创面细菌感染的作用已得到肯定
，但银制剂不具备促进创面组织生长的生物诱导作用，难以加快创面的再上皮化或促进修复皮肤组织内各类生理功能的再建。近年来，银制剂使用中的银吸收与体内存积风险以及大剂量使用的细胞毒性风险已被关注。实验证明，用传统的磺胺嘧啶银治疗皮肤创面后 6h ，患者血浆银含量可达 50 ～ 310 m g/L [2] ，而血浆银含量达到 290 m g/L 时即可引起急性的神经毒性反应 [4] 。银制剂用于创面治疗 8d 后可在人体眼睛角膜（ 970 m g/g 湿组织） 、脑（ 823 ng/g 湿组织） 、肝、肾、皮肤、牙龈等器官内沉积 ，直接累及视觉 、 神经 和 肝肾功能，并影响皮肤的外观。银制剂的局部超量可引起明显的细胞毒性，从而阻止创面的再上皮化。
上皮生长因子亦为近年来的关注热点，人们试图通过上皮始祖细胞增殖的诱导作用促进皮肤创面的愈合，但实际效果受到了多种因素的限制。基因重组上皮生长因子的变异性蛋白质二级空间结构限制了其内在的生物功能特性，而且局部使用的上皮生长因子类制剂在接触皮肤创面的数分钟内就可被创面渗出液中的蛋白酶降解破坏，被降解的小分子肽又可在创面引起明显的局部炎性反应，所以在临床应用中难以发挥促进上皮增殖的作用
。
可见，现有的创面治疗技术与期望的创面愈合结果尚存在很大距离，需要有全新的生物医学工程技术来达到创面快速上皮化的前期目标，进而逐步达到局部关键性生理功能再建的长期目标。
二、 生物材料“分子生物相容性”理论及其对生物医学工程技术研究的影响
传统的观念认为生物材料均为惰性材料，用于临床修复组织缺损治疗时不会与人体组织发生任何的相互化学或生物作用。但近年来，生物材料的“分子生物相容学“理论已对各类生物材料表面化学结构与形态结构的生物诱导作用有了新的认识，对生物材料在生物医学工程领域内的研究和应用产生了较大的影响
。根据此理论，自然界并无真正的“惰性材料”，各类金属 、 有机 、无机材料的表面化学结构和形态结构均可为生物信号，有效地调节相关人体细胞内特定生理功能蛋白的信息核糖核酸合成表达、信息核糖核酸半衰期、信息核糖核酸分布、功能蛋白的合成表达和相关蛋白的生理功能，从而调控人体组织的再生、修复、功能重建等生化生理活动。
经过筛选的生物材料取代了以往的生物蛋白类制剂，被用以诱导人体中特定组织的再造。具有特定生物诱导效应的生物材料特点：结构稳定 、 作用可通过缓 释装置得到控制以及其生物安全性能。
在医学临床中，无机材料的特定元素已被成功用于诱导再造骨组织和皮肤等器官的修复 。
三、生物医学工程技术在创面修复领域的应用前景
生物材料涉及生物医学工程技术的各个领域，在皮肤创面相关的生物医学工程研究领域中，
近来研究开发的无机生物诱导制剂（商品名：德莫林）可为一个创新的例子。德莫林以其钙磷等无机元素的生物诱导作用替代了生物蛋白类制剂，起到主动诱导上皮细胞增殖
和分化的再上皮化作用。特定的无机元素组合能诱导创面上皮细胞合成第 IV型胶原纤维， 并能持续性地诱导细胞本身的上皮生长因子合成，为创面局部提供患者自身并且具有完全生物功能的天然上皮生长因子，对创面快速愈合起了重要作用。
由于该生物材料制剂的 化学成分类似于人体内自然存在的无机元素，其安全性和稳定性均有利于临床使用的可行性。该无机生物诱导材料采用了纳米技术，在粉剂颗粒的表面设计了大量的纳米级微孔，这一形态结构的改变使材料的表面积得以显著增加，强化了在创面的吸附作用，并且从原本不具备抑菌作用的特性转变成具有明显抑菌作用的生物效应。使生物材料的化学结构和形态结构在不添加任何生物制品的前提下，能较好地调节创面的细胞功能和创面愈合环境，从另一个角度证明了生物材料“分子生物相容学”理论的实际应用意义。
组织工程技术已开始并将在大面积皮肤创面修复和除毛囊和皮脂腺以外的上皮生理功能再建方面有所突破。有些生理功能的修复并不需要通过组织工程学的技术处理，如新生皮肤内的血管化与局部免疫功能。血管循环系统可在重建的皮肤内自行重组。上皮内的朗格罕细胞也可在上皮重建后的数月内再次移行与分布，重建上皮免疫功能。有报道，宿主产黑色素细胞可移行入组织工程再建的上皮，形成与周围宿主皮肤相同的肤色。所以，皮肤组织工程技术将集中于含汗腺组织的全层皮肤再建。近来，以转基因技术再造口腔唾液腺体的动物模型已获成功，类似的转基因技术配以适当的生物材料支架也将被用以体外和原位再建创面皮肤的生理功能。
生物感应技术 是将生物现象转换为可检测并量化的数字化信号。传统概念将体温
、 血压 、 氧分压 、 各类生理指征的检测均归为生物感应技术，而现代的生物感应技术已将生物的微观现象通过生物酶 、 抗体蛋白 、 核酸配对组合反应
、微生物及细胞的生物功能作为转换器，有效地检测亚细胞水平的生物现象。这一交叉学科的前沿技术已开始在医学领域发挥巨大作用。 在将来皮肤组织工程技术被广泛应用的时候，生物感应技术将对创面生化指标的测试及对再建新生组织的化学测定起重要作用。因此，相关的设置和检测指标将成为此领域的研究内容和方向。
生物光子技术 在医学上已用于研究细胞内大分子和小分子的反应，用以非侵入人体内的分子水平的病理检测
、 诊断和治疗，以光子的放射 、 吸收 、 折射原理来快速测定人体细胞生长周期 和 染色体部位 ，并 快速检测人体内细胞的基因变异和肿瘤细胞。在生物研究领域，现代光子技术已被用于标记小分子结构
、功能和 变化机制，并利用其磁性作用来重建细胞内蛋白构架。在皮肤创面修复领域，生物光子技术将被用于创面修复细胞的生长周期和相关功能的研究，或调节创面细胞和支架蛋白的架构，从而对修复上皮的血管化与神经导向起诱导作用。
生物智能技术是生物 、 材料 、 电子 、机械等 多学科领域交叉的前沿性应用学科。近年来，生物智能技术的研究和医学应用已延伸至人体内微型手术治疗
、远距离遥控人体手术治疗、智能型人体影像诊断、医学智能型软件、生物智能性芯片、生物智能性微量元素分析测试等临床与实验室的治疗和诊断。并力争与皮肤创面修复领域各项生物医学工程的技术相配套，提高治疗与愈合评估的准确性和先进性。
四、医学工程领域中的多学科技术交叉
生物医学工程技术能否应用于临床医学和皮肤创面的修复治疗，关键在于多学科边缘科学的交叉融合。生物医学工程各相关基础研究的进展近年来已取得巨大突破，但其成果尚未成功地用于临床医学，其瓶颈在于相关基础学科与生物医学的脱节。譬如，生物材料的研究缺乏真正的生物内涵，生物纳米技术未能真正弄清材料尺度与人体亚细胞水平生物现象的相互关系，光子
、 感应与智能技术和生物医学之间的知识和技术鸿沟尚待缩小。更为明显的瓶颈还在于缺乏临床各领域专业人员对生物医学工程技术的研究参与。因此，多学科领域的交叉合作，达到临床和工程技术专家的知识共享
、 技术共享 、 资源共享和成果共享，是确保皮肤创面修复领域的研究跟上世界科学前沿和符合国家发展战略的保证。
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