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从秦始皇派人寻找蓬莱仙岛，到希腊神话中的“金苹果”、“神仙酒”.....也许是出于对健康、长寿的本能，人们在很早的时候就产生了对“长生”、“组织再生”的想象和追求。
然而对自然科学研究的突破，逐渐打破了人们“永生”的幻梦。另一面，生物技术、医学的进步也再次发现，尽管“永生”不能实现，“再生”似乎就在前方。人们曾同样无比渴望的器官、组织的修复和再生似乎有望在再生医学技术的加持下成为可能。
再生医学相关的研究包括了生物化人工组织和器官的研究、类器官、通过移植细胞悬浮体或聚合体来替代受损组织、通过药物手段，对损伤组织部分进行再生诱导等。这其中的主要两个技术路径包括基于干细胞的再生研究，以及基于生物再生材料的再生医学研究。由于监管、技术发展沉淀等原因，基于生物再生材料的再生医学研究走在了产业化前列。目前，已有中国再生医学、正海生物、奥精医疗、冠昊生物、迈普医学等多家组织再生材料企业上市。
一般来说，一个细分赛道有上市公司诞生，就代表市场格局初定。那么在再生医学领域中，生物再生材料细分赛道是否还有成果转化的机会，未来有哪些可能？橙果局基于此前对国家重点实验室研究领域的统计，筛选出4家从事生物再生材料研究的实验室， 希望通过对实验室各课题组研究方向和产业格局的分析，推测生物再生材料成果转化的趋势和可能性。
生物医用材料是主要应用于医学领域对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的一类材料。其中，通过组织工程技术，用来维持组织原有构型进行固定、灭菌和消除抗原性的轻未处理，以及拆散原有构型、重建新的物理形态等特殊处理加工而成的可用于治疗、修复和替换人体组织、器官或增进其功能的材料被成为生物再生材料，对其进一步开发的产品可实现临床组织再生和创伤修复。
最早，所谓的生物再生材料主要是缺损组织的替代。这些替代大部分是在物理层面，如传统的骨科植入物、颌面填充物等。在满足物理层面的填充后，生物再生材料的研究方向开始向着生物层面发力，比如培养具备生物功能的再生组织，能够促进组织生长的支架、补片等。
20世纪80年代，MIT的Robert Langer教授和Joseph P Vacanti正式提出了组织工程的概念：
组织工程是应用生命科学和工程学的原则及方法，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。
区别于传统的生物医用材料，生物再生材料通常具备诱导组织再生的功能，将材料植入人体，可诱导或加速缺损组织或器官生长。这些材料需要具备诱导再生性能、良好的生物相容性和可降解性。在本次统计到的研究人员中，大部分研究人员选择了高分子材料和细胞外基质材料两类。
在高分子材料这个研究方向，除了明胶、壳聚糖等天然高分子，PLA、PGA、PLGA、PCL 等可降解的合成高分子材料等。细胞外基质材料则可分为动物源细胞外基质材料和人源细胞外基质材料。
从研究层面来看，这些研究也主要是针对进行材料设计、合成，以及原料生产，并将材料开发成微球、凝胶、支架等中间品。处于产业的上游。由于批量生产和审批监管难度等原因，高分子材料的研究占比更高。
其中从生产角度来看，动物源细胞外基质材料更容易实现，其原料获取更为容易。而人源细胞外基质材料则需要通过人源的组织进行获取，通常是基于捐献的人体组织或者通过细胞扩增得到，批量生产难度大。相比之下，无论是天然高分子还是合成高分子，其获得和生产的难度都更低。从加工工艺来看，从1953徐僖教授主持成立该专业以来，我国的高分子成型加工的工艺、设备都已经发展到成熟的高度。
另一方面，从监管角度来看，高分子材料的化学结构和成分都更加明确，也更容易加工成产品。从材料到产品，高分子材料只需要考虑产品的毒性、相容性和工艺等方面的问题，相比细胞外基质材料更加简单。
但尽管如此，从再生医学本身来看，细胞外基质是细胞生长的土壤。这一类材料含有高分子材料所不具备的活性物质。且由于细胞外基质以及脱去了组织中的细胞成分和免疫圆形，相比含有细胞的材料更好保存也更易审批，细胞外基质材料在学术界和产业界的关注度都在日益上升。
这些研究中，除了针对新材料的创造外，还有一部分是通过对材料的加工进一步进而在某一类组织的再生和修复上进行应用研究，如将材料加工成水凝胶、电仿成纤维、或者制备成微球等，不同的材料形态在修复组织或者适应症上也有不同的偏向。
水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。尽管不具备力学性能，但水凝胶材料缺能够是细胞聚集，从而帮助细胞生存和融合。因此，水凝胶是再生医学材料广泛使用的材料形态，可以作为敷料、填充物，相对准确的作用于需要组织修复和再生的组织。
通过数据统计，我们可以发现这些研究人员中大部分都有涉及水凝胶形态材料的研究。除了针对皮肤、胃组织等软组织的修复外，针对器官、胃组织、神经组织，甚至骨组织和口腔等硬组织修复的材料研究。
“水凝胶材料主要是用作注射填充，在皮肤缺损修复，关节修复类场景比较适用。另外水凝胶与细胞结合后可以帮助提高细胞在注射部位驻留，同时也能够提高细胞的存活率，也能够维持一定的组织形态结构。”国家儿童医学中心（上海）、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心付炜教授对此表示。
当然，在一部分需要立体结构的场景，水凝胶形态的材料就不太适用，需要更高强度的物理支撑。如软骨一类需要塑性的组织无法通过注射填充的方式进行修复，需要通过纤维塑性，或者利用支架给细胞生长提供一个三维立体的生长表面才能实现。这一类场景中，基于电仿纤维的材料纤维、补片、支架则更为合适。
在电场作用下，聚合物溶液或者熔液被纺织成纳米级直径的聚合物细丝。这些纤维材料可以进一步加工加工成所需的物理形状，其纤维摆列方向一致，具备更好的选择性渗透、贴合性，且单层纤维辅料即具有多功能性。
在本次统计中，诸多针对皮肤、骨骼、软骨、心血管组织、角膜、视网膜等损伤修复的研究是基于电仿纤维的支架。
此外，微球材料研究也不在少数。具备生物降解性的微球能够通过降解过程释放包括在其中的功能性修饰因子，改善药物溶解性、半衰期等。
通常，微球材料多用于注射和填充，如医美领域的PGA或者水光针。“从微观上讲，微球是球状的，彼此独立，即使单个的微球降解或者降解不均匀也不会对整体产生太大影响。”付炜教授介绍。
这一类产品也被用于硬组织的修复，如牙周组织、骨组织的再生和修复。
从应用方向来看，生物再生材料目前的应用主要是用于受损组织的修复和再生，如骨组织、口腔、皮肤组织、胃肠组织和器官等。
对于具备再生能力的人体组织，生物再生材料的研究思路是通过诱导细胞分化加速或者促进本身的再生能力，从而实现修复和再生的效果。而一些自身无法再生的组织，如器官、已经缺失的组织等，生物再生材料研究的思路则是通过再生材料和干细胞进行结合，在体外进行培养从而实现这些组织的再生。
在本次所统计到的数据中，绝大多数研究人员从事的是第一类研究。其背后的原因或许也与监管审批难度存在关联。第一类产品主要是以器械形式来进行审批，而第二类产品涉及干细胞和材料，监管和审批严格、成本高，产业化难度极大。
“材料加上干细胞到底是算药物、药械组合，还是单独作为器械，这一点界定上似乎还比较模糊。目前为止，也还没有一个成熟的产品上市，大家都还在探索尝试。”付炜教授表示。
但尽管如此，可以肯定的是，基于材料叠加干细胞的再生医学研究，或许正在成为未来趋势。
帝国理工学院生物材料科学教授Molly Stevens曾在一次访谈中提到，她现在在全世界范围内有很多这样的干细胞实验，使用过很多不同种类的细胞，但似乎得到的都是同一个结果——这些细胞一旦移植通常都会死掉。但如果能和材料结合，形成一个体内生物反应器，其生存率必然大大提高。
“干细胞+材料“的组织工程研究大概可以分为以下几个步骤：
1、获取干细胞，进行培养扩增。
2、将扩增后的细胞与生物支架按一定的比例混合，使细胞黏附在生物支架上形成细胞-材料复合物；
3、将复合物植入损伤部位，生物支架在体内被降解和吸收，植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质，最终形成相应的组织或器官，从而达到修复创伤和重建功能的目的。
这一方法与外科手术中的一种叫做髂骨移植法的治疗方案非常相似，但不同的是“干细胞+材料”组织工程研究可以通过尿源干细胞、iPSC干细胞等较为容易获取的干细胞来代替活体组织。尽管当前的监管审批规则还不明确，但仍然有部分研究人员从事并看好此类研究。
以四川大学解慧琪教授为例。其课题组研究了来自不同来源间充质干细胞。基于尿源性干细胞，研究团队继续针对肾脏、尿道、膀胱修复、心肌修复、食管修复和干细胞、软骨关键修复等做了大量研究。
当然，生物再生材料的魅力也不止影响着科研界，它在产业界也早已掀起风云。无论是需求端、企业端还是研发端，大家的关注点都在从物理填充的惰性材料向再生材料转移。
根据美国再生医学联盟ARM的统计，2021年再生医学领域融资额高达231亿美元，全球有1308家公司正在积极开发再生医学领域。此外，根据Statista统计，2021年全球再生医学市场规模约为169亿美元，预计2030年可达955亿美元，CAGR 21.22%。
国内，进口替代效益开始显现。根据弗若斯特沙利文的研究，在资金和政策的双重支持下，中国生物再生材料自主创新能力显著增强，硬脑膜、硬脊膜、口腔修复膜等生物再生产品相继研发成功。在硬脑膜领域，本土品牌的市场份额已经达到50%以上。
融资方面，根据动脉网统计，2022年获得融资的再生医学企业中，虽然大额融资、明星投资机构仍较多地集中于细胞技术方向，但组织再生材料的融资数量并不逊色，或将迎来新一轮的发展高峰。
除了无机材料、有机材料、高分子材料外，动物源或人源的细胞外基质材料也开始登上产业舞台。
二级市场中，目前已有中国再生医学、正海生物、奥精医疗、冠昊生物、迈普医学等多家组织再生材料企业上市。不过，这并不意味着生物再生材料领域市场空间的紧张。以骨科为例，随着人口老龄化，骨科临床手术需求持续攀升，骨科植入材料的市场也在攀升，逐渐成为全球第二大市场。而随着骨科发病率持续上升和再生医学概念的深入，针对该市场的再生医学产品应用及需求都将越来越光放。
此前，当前产业化公司的产品领域相对集中，主要聚焦在硬脑膜、骨科、医美、口腔、眼科等市场。在这之外，再生医学还有广阔天地。
政策上。全球人口老龄化的持续家具也暴露出传统治疗模式的诸多缺陷。再生医学通过创造具有功能的活体细胞、组织或器官实现对衰老、疾病、损伤等因素造成的组织、器官或功能进行修复、替代，具有重大战略意义，是政策长期鼓励的大方向。
不可置否，中国生物再生材料产业发展取得了一定成果。但同样不可否认的是，这个产业的发展还在早期阶段。无论是已经有一定历史的高分子材料，还是处于新兴领域的细胞外基质材料，其商业化应用都集中在骨修复、口腔修复，以及医美等相对容易产业化的领域。而注入再生器官、再生组织等高壁垒领域机会可以用人迹罕至来形容。
据悉，再生肾脏、再生心脏在全球范围内都没有产品进入临床，人工胰腺有2家实验室进入Ⅱ期临床，5-6家进入Ⅰ期临床。从成果转化的角度来看，这些或许是更值得科研人员突破和转化的方向，也或许是一个机会。当然，要把这一机会变成现实，除了优质科研成果产出和转化，也离不开政策、监管和资本的支持。
特别鸣谢：感谢国家儿童医学中心（上海）、上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心付炜教授，美柏生物医药联合创始人肖鄂博士对本文的大力支持。
