仿生革命：这本书，预见大健康功能材料的下一个十年

仿生功能材料正在重塑我们对 “健康科技” 的认知。

Bionic functional materials are reshaping our vision of "health technology".

仿生功能材料，以自然为师，模仿生物体的结构、功能与机制，为大健康领域带来全新的解决方案。从组织工程、智能医疗器械，到可穿戴健康监测、精准给药系统，它正在重塑我们对 “健康科技” 的想象。

When bionic science meets life and health, a technological transformation is quietly taking place.

“BIONIC AND HEALTH"

《仿生功能材料——大健康领域的应用》

ISBN：9787030843838

本书既有扎实的理论基础，也有丰富的应用案例与前沿进展，既是高校师生、科研工作者的专业参考，也是医疗器械、健康产业、智能材料应用等领域从业者的实用指南。

读懂仿生功能材料，就是读懂大健康产业的未来趋势。一本在手，把握材料科学与生命健康交叉领域的创新机遇。

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仿生系统

在自然界漫长的进化过程中，生物系统形成了一系列极其精妙的结构、高效的功能与智慧的调控机制，例如从荷叶表面的超疏水自清洁特性，到蜘蛛丝的高强度与高韧性，再到人体骨骼的轻量化承重结构，生物界的“设计智慧”为人类解决复杂工程问题提供了源源不断的灵感，仿生功能材料正是在这样的背景下应运而生。

仿生功能材料是指通过模仿生物系统的结构、功能、生理机制或演化规律，利用材料科学、生物学、化学、工程学等多学科技术手段设计与制备的，具有特定功能的材料体系。其核心特征在于“仿生设计”与“功能导向”的结合：一方面，它以生物系统为原型，从生物的微观结构、宏观形态、生理功能或调控机制中提取设计灵感；另一方面，它以实现特定应用功能为目标，通过材料成分、结构或性能的优化，赋予材料类似生物的自适应、自修复、智能响应等特性。

仿生大健康功能材料是仿生功能材料的一个分支，主要是指通过模拟生物体的结构、功能或过程设计的人工材料，在医疗健康、组织工程、智能监测、疾病治疗及日常保健等领域展现出广泛应用潜力。例如，通过仿贝壳结构的复合材料可用于高强度医疗植入物，仿细胞膜结构实现靶向药物递送，仿生电子皮肤能实时反馈触觉和温度变化等。

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大健康领域仿生功能材料

这类材料是与人类健康保障密切相关的核心材料，广泛覆盖医疗诊断、治疗、康复及健康管理全链条。在诊断上，仿生传感功能材料借生物受体结构精准识别疾病标志物，提升了早期筛查效率；在治疗中，仿生组织工程支架（如骨修复支架）以多孔结构和生物降解性助力细胞再生；仿生载药系统通过靶向载体减少了化疗副作用；康复用弹性驱动材料和矫形材料可辅助功能恢复，健康监测穿戴材料则可优化佩戴体验与精度。

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仿生替代及调节功能材料

替代及调节功能材料作为仿生功能材料在大健康领域的重要分支，旨在模拟人体自身组织与器官的功能，用于替代受损部分或调节生理过程，从而维持身体的正常运转。

我国科研工作者以藕纤维为原料，借助高精度3D 打印技术，依据患者骨损伤状况定制骨支架。藕纤维的多孔结构与人体骨组织微环境契合度高达90%，能为骨细胞提供良好的生长“脚手架”，其内部连通孔道可促进营养物质运输。电影《哪吒》中太乙真人以莲藕为骨重塑肉身的奇幻情节，如今已照入现实！

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仿生传感与监测功能材料

传感与监测功能材料如同人体的“感知触角”，能够精准捕捉生理信号的细微变化，为疾病诊断与健康管理提供关键依据。例如，利用直接电子转移途径开发的自供电葡萄糖传感器，以低检测限检测血液和真实人体汗液样本中的葡萄糖，实现了实时、灵敏和特异性的人体健康监测。

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仿生康复功能材料

仿生康复功能材料旨在辅助患者进行康复训练，帮助其恢复身体机能，提升生活自理能力。仿生假膝通过折纸技术和仿生承重原理的融合，实现了其轻量化、紧凑、低成本和简单的制造。柔软的膝盖可以承受人类的体重，进行仿生多中心屈曲，吸收行走过程中的冲击力，并积极支持截肢者行走穿过坡道、楼梯和障碍物。

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仿生载药功能材料

载药功能材料如同“智能快递员”，能够将药物精准递送至病变部位，并实现可控释放，提高药物疗效，降低副作用。智能响应载药系统模仿生物体内对环境信号的响应机制，实现药物的可控释放，是仿生功能材料在药物控释领域的重要应用。

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作者简介

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主编 田丽梅 教授

吉林大学工程仿生技术教育部重点实验室、生物与农业工程学院教授，博士生导师，国家级领军人才。现任国际仿生工程学会企业委员会秘书长，领衔 “仿生多功能表面构建原理及应用创新团队”。主要从事仿生功能表面制备、减阻、防污及仿生储热技术研究工作，主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等多项国家级项目。近年在国内外重要期刊发表学术论文70余篇，获授权国内外发明专利30余项，多项专利成果实现转化应用。

本书由吉林大学田丽梅教授团队负责撰写，紧扣新工科人才培养目标与行业发展需求，以“基础理论–材料分类–技术应用–发展趋势”为逻辑主线，系统构建仿生功能材料的知识框架。特别感谢任露泉院士在学科方向与内容架构上的宝贵指导——其提出的“生物原型精准解析–材料工程化落地–大健康场景适配”理念，为本书内容的实用性与系统性奠定了核心基础。

本文摘自《仿生功能材料——大健康领域的应用》（田丽梅 主编）一书，有删减，标题为作者所加。本书编辑李悦，如有问题请联系：liyue@mail.sciencep.com，010-64000637。

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基础生物

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前沿技术

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融合创新

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