一、醫療植入物現況

醫療植入物(Medical Implants)是透過外科手術暫時或永久將植入物植入人體，或是遠程監測和治療慢性病的設備，以恢復或監測身體機能。醫療植入物可以由人體組織、金屬、高分子或陶瓷等材料製作而成，可分為牙科植入物、骨科植入物、心血管植入物、泌尿暨骨盆植入物、藥物植入物等等。
一個具有醫療功效的植入物應至少具備以下其中一種功能：

(一)    對宿主組織提供受力支撐或促進支架生長，如骨骼、血管網路、軟組織等之再生作用；
(二)    促進細胞再生並增加宿主細胞的分化；
(三)    釋放所需之化學成分，如玻尿酸、磷酸鈣等，以刺激或輔助人體產生適當的反應。

然而，在使用醫療植入物時，亦可能對患者身體健康帶來風險，例如：植入物和周遭組織間應力和應變的不平衡，亦即組織受力不平均；無法與組織完整融合將可能限制組織在該區域的生長；植入物可能被磨蝕而損壞；術後感染，與免疫排斥反應等等。相關產品的開發皆朝向提高其功能性，並同時減少使用風險的方向進行。
目前運用奈米技術於醫療植入物之開發可分為奈米表面塗層、奈米粒子、奈米表面形貌、奈米結構等四項技術，以下將簡述各項技術內容與其創新案例。

二、奈米材料於醫療植入物的技術項目簡介與成功案例

 (一)奈米表面塗層
目前臨床上在治療心血管阻塞手術後，會使用雙重抗血小板療法(Dual Anti-Platelet Therapy, DAPT)，用來預防血栓以及後續缺血性併發症的發生，但若長時間接受此種藥物，將可能引發出血並有造成死亡的風險，因此設計一個有效且適當的心血管支架將可解決此問題。
CeloNova公司開發了一項在心血管支架表面上進行50奈米厚度的塗層，這項材料是由高分子Polyzene-F組成，它使得人體血液內的白蛋白(Albumin)可以附著在此奈米薄膜上，提供了一個屏障，防止跟凝血相關的纖維蛋白原、血小板的黏附及活化。此項技術將使老年人、糖尿病或是有出血風險的患者都能使用的奈米塗層支架。
(二)    奈米粒子
過去傳統上在進行植入物的塗層修飾時，厚度大約為80微米，這樣的厚度會造成植入物及組織間形成一個非緊密連結的介面，在應力作用之下，這層塗層往往會造成破裂而導致植入物失效。
Promimic公司開發了一種陶瓷材料，氫氧基磷灰石奈米粒子修飾塗層HAnanoSurfaceTM，並使用於骨頭植入物的表面。氫氧基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)是人體骨骼組織的主要成分，植入體內可以促進骨組織修復。該公司之專利奈米粒子修飾塗層，厚度約為20奈米，附著於植入物的表面，使植入物更具生物活性，並提升蛋白質吸附能力。此外，粗糙的表面設計讓骨細胞更易於在塗層表面生長，加速骨頭再生進程，且能提供穩定的力學支撐成。這項技術已被應用於牙科植入物、脊椎植入物等，具有相當高的市場成長潛力。
(三)奈米表面形貌
植入物的表面性質會影響周遭軟組織的貼附，進而決定組織整合的修復速率及品質。Nobel Biocare Services公司開發牙科植入物之材料，運用陽極氧化工序(Anodization Procedure)，使植牙過程所使用的連接體和人工牙根具備平滑、無孔洞，且富有奈米結構的表面。此種特殊的表面設計易於使表面化學(Surface Chemistry)發生作用，而其奈米表面形貌除有助於細胞附著，更能讓植入物與軟組織之連接牢固。而牙根的內部則採用具多孔性的粗糙表面，這樣的表面特性提升材料本身的親水性和多維度性，也能讓內部牙骨質快速修復，加速治療療程。
(四)奈米結構
人體內的骨組織和軟組織的表面具有奈米尺度的排列型態(Nano-scale Patterns)，以使細胞易於附著及癒合，醫療植入物的目的就是希望能夠模擬這些天然的奈米結構，幫助細胞和組織的貼附及修復。
Nanovis Technology公司在鈦金屬製成的骨植入物上，附加了以磷酸鈣製成，佈滿直徑約為70奈米的奈米管柱(Nanotube)的生醫陶瓷(Bioceramic)。這項仿生結構以近似於人體組織表面的奈米粗糙結構，有利於體內蛋白質的貼附，目前已應用於椎間間隙的植入物上。

三、結論

包括表面奈米塗層、功能型奈米材料、奈米結構的修飾等技術，皆已被證實可有效改善植入物與周遭組織的整合能力，增加植入物成功的機率。由於全球人口高齡化，罹患慢性病的人口比例增加，Frost & Sullivan 預測醫療植入物市場在未來30年將會持續成長，因此，運用奈米技術改善植入物效能亦將受到產學界之持續投入。目前奈米材料技術的醫療植入物著重於骨科材料，預期如乳房、眼科、耳蝸和血管等具有潛力之領域將成為下一波研發投入的重點。