มนุษย์ได้นำวัสดุชนิดต่างๆ มาใช้งานในการรักษาทางการแพทย์ตั้งแต่อดีตแล้ว จากหลักฐานทางโบราณคดีพบว่า เมื่อ ๒,๐๐๐ กว่าปีมาแล้ว ชาวโรมัน ชาวอียิปต์ ชาวอินคา และชาวจีน ได้ใช้ทองคำแก้ว และไม้ มาประดิษฐ์เป็นอุปกรณ์หรือชิ้นส่วนอวัยวะเทียม เพื่อประโยชน์ในการรักษาทางการแพทย์ ไม่ว่าจะเป็นฟันปลอม ลูกนัยน์ตาเทียม และขาเทียม อย่างไรก็ตามการนำวัสดุต่างๆ มาใช้งานทางการแพทย์นั้นไม่ได้ทำอย่างจริงจัง จนกระทั่งในพ.ศ. ๒๔๐๓ ได้มีการคิดค้นเทคนิคการผ่าตัดแบบปลอดเชื้อ โดยโจเซฟ ลิสเตอร์ (Joseph Lister) แพทย์ชาวอังกฤษ ซึ่งก่อนหน้านี้การผ่าตัดทางการแพทย์มักจะประสบปัญหาการติดเชื้อในระหว่างการผ่าตัด ทำให้ไม่ค่อยประสบความสำเร็จ ยิ่งต้องมีการนำเอาวัสดุแปลกปลอมจากนอกร่างกายเข้าไปใช้งานร่วมในร่างกายด้วยแล้ว โอกาสและความรุนแรงของการติดเชื้อในการผ่าตัดยิ่งเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นการทดลองใช้งานวัสดุการแพทย์ในช่วงก่อนหน้านี้ จึงมักไม่ค่อยประสบความสำเร็จมากนัก แต่หลังจากการค้นพบเทคนิคการผ่าตัดแบบปลอดเชื้อได้แล้ว โอกาสและอัตราความสำเร็จของการนำวัสดุประเภทต่างๆ มาใช้งานทางการแพทย์จึงเพิ่มมากขึ้น
ในอดีตการนำวัสดุมาใช้งานทางการแพทย์นั้น ส่วนใหญ่เลือกจากวัสดุที่มีการใช้งานทั่วไปอยู่แล้ว และมีสมบัติที่ใกล้เคียงกับความต้องการที่จะนำมาประยุกต์ใช้งานในทางการแพทย์ เช่น พลาสติกไนลอน ซึ่งนำมาใช้เป็นหลอดเลือดเทียมนั้น เริ่มจากการนำผืนผ้าไนลอนจากร้านขายผ้าทั่วไป มาทดลองใช้ผลิตเป็นหลอดเลือดเทียมได้เป็นผลสำเร็จ แต่บางครั้งการลองผิดลองถูกดังกล่าวก็อาจพบกับความล้มเหลวได้ หรืออาจเลือกวัสดุที่ไม่มีสมบัติที่เหมาะสมในการใช้งานอย่างแท้จริงก็ได้ เช่น แผ่นเหล็กดามกระดูก เริ่มนำมาใช้งานในช่วงพ.ศ. ๒๔๔๓ โดยผ่าตัดฝังเข้าไปยึดตรึงกระดูกที่หัก เพื่อจำกัดการเคลื่อนที่ของกระดูกในบริเวณดังกล่าว และเพื่อให้เนื้อเยื่อกระดูกสามารถรักษาและประสานแผลเองได้ แต่แผ่นเหล็กดามกระดูกในยุคแรกนี้ได้เกิดการแตกหักในระหว่างการใช้งานจำนวนมาก ซึ่งเป็นผลมาจากความไม่เข้าใจในการใช้งานอย่างแท้จริง ทำให้มีการออกแบบรูปร่างที่ผิดพลาด เช่น มีขนาดบางเกินไป และมีมุมต่างๆ ที่เป็นจุดด้อย ซึ่งง่ายต่อการแตกหัก นอกจากนี้ยังพบว่าวัสดุที่ถูกเลือกมาใช้งานก็ไม่มีความเหมาะสมเช่นกัน เช่น เหล็กวาเนเดียม (vanadium steel) ที่นำมาใช้ผลิตเป็นแผ่นดามกระดูกนั้น ถึงแม้ว่าจะมีความแข็งแรง แต่เกิดการกัดกร่อนหรือเป็นสนิมได้ง่ายมาก เมื่อถูกใช้งานในร่างกาย ทำให้ประสิทธิภาพในการใช้งานลดลง
บางครั้งก็มีการค้นพบวัสดุการแพทย์โดยอุบัติเหตุ หรือความบังเอิญ อย่างเช่น ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ ๒ แพทย์พบว่าเมื่อนักบินเครื่องบินขับไล่ได้รับบาดเจ็บจากการสู้รบ เศษของกระจกฝาครอบเครื่องบิน ซึ่งผลิตขึ้นจากพลาสติกใส ประเภทพอลิเมทิลเมทาคริเลต หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าอะคริลิก ได้แตกและกระเด็นเข้าไปฝังอยู่ในนัยน์ตา และตามส่วนต่างๆ ของร่างกาย แต่ก็ไม่เกิดปฏิกิริยาต่อต้าน หรือเกิดความเป็นพิษแต่อย่างใด จากนั้นเป็นต้นมาจึงเริ่มมีการนำพลาสติกอะคริลิกดังกล่าวมาใช้งานทางการแพทย์เพิ่มมากขึ้น เช่น ใช้ทดแทนแก้วตา หรือใช้เป็นแผ่นวัสดุสำหรับการปิดคลุมส่วนของกะโหลกศีรษะที่เสียหาย
จะเห็นได้ว่ามีการนำวัสดุการแพทย์มาใช้งานเป็นระยะเวลานานแล้ว แต่ถ้ากล่าวถึงจุดเริ่มต้นของวัสดุการแพทย์ยุคใหม่ อาจจะถือได้ว่า ถือกำเนิดขึ้นเมื่อพ.ศ. ๒๕๐๓ โดยได้มีการจัดการประชุมวิชาการที่เกี่ยวข้องกับศาสตร์ด้านนี้ ซึ่งได้รวบรวมผู้ที่มีความสนใจ และทำงานในด้านการนำวัสดุไปใช้งานรักษาในทางการแพทย์ขึ้นเป็นครั้งแรกที่มหาวิทยาลัยเคลมสัน (Clemson University) ประเทศสหรัฐอเมริกา ผลจากการประชุมในครั้งนั้นได้นำไปสู่การจัดตั้งสมาคมวัสดุการแพทย์ (Biomaterials Society) ขึ้นใน พ.ศ. ๒๕๑๘ ตั้งแต่นั้นมาวิทยาการทางด้านวัสดุการแพทย์จึงได้เริ่มต้นขึ้นอย่างจริงจังทั่วโลก โดยมีนักวิทยาศาสตร์ แพทย์ วิศวกร นักชีวเคมี นักวัสดุศาสตร์ และนักชีววิทยา ที่ทำงานจริงจังในด้านการวิจัย และการพัฒนาที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบ การเลือกใช้ และการสังเคราะห์วัสดุการแพทย์ชนิดใหม่ๆ เพื่อการใช้งานรักษาทางการแพทย์โดยเฉพาะ
เราอาจจะแบ่งพัฒนาการของวัสดุการแพทย์ออกได้เป็น ๓ ยุคด้วยกัน คือ ในช่วง พ.ศ. ๒๕๐๓ - ๒๕๒๓ เป็นยุคแรกของการแสวงหาวัสดุการแพทย์สำหรับการใช้งานภายในร่างกาย โดยมีจุดประสงค์หลักเพื่อค้นหาวัสดุที่มีสมบัติทางกายภาพที่ใกล้เคียงกับเนื้อเยื่อ หรืออวัยวะภายในร่างกายมนุษย์ ที่ต้องการนำไปซ่อมแซม สร้างเสริม หรือทดแทน โดยไม่ก่อให้เกิดความเป็นพิษ หรือเป็นอันตรายต่อร่างกาย ลักษณะสำคัญของวัสดุการแพทย์ในยุคแรกคือ ความเฉื่อยต่อสภาพแวดล้อมภายในร่างกาย มีปฏิกิริยา หรือก่อให้เกิดปฏิกิริยากับเนื้อเยื่อภายในร่างกายต่ำมาก ในพ.ศ. ๒๕๒๓ พบว่ามีอุปกรณ์ฝังในมากกว่า ๕๐ ชนิดได้รับการพัฒนาขึ้น และมีการใช้วัสดุการแพทย์กว่า ๔๐ ชนิด สำหรับการผลิตอุปกรณ์ดังกล่าว เรามักเรียกวัสดุรุ่นแรกนี้ว่าวัสดุเฉื่อยทางชีวภาพ (bioinert material) ตัวอย่างวัสดุในกลุ่มนี้ ได้แก่ โลหะชนิดต่างๆ พลาสติกจำพวกพอลิเอทิลีน เทฟลอน ไนลอน อะคริลิก และเซรามิกประเภทอะลูมินา
หลังจากพ.ศ. ๒๕๒๓ เป็นต้นมา พัฒนาการของวัสดุการแพทย์เริ่มก้าวเข้าสู่ยุคที่ ๒ เมื่อความต้องการสภาพเฉื่อยในการใช้งานของวัสดุการแพทย์ภายในร่างกายเริ่มได้รับความสนใจลดน้อยลง แต่เพิ่มความสนใจในการพัฒนาให้วัสดุการแพทย์มีความสามารถในการก่อให้เกิดปฏิกิริยาที่ควบคุมได้ และเป็นผลดีต่อการเจริญเติบโต ของเนื้อเยื่อภายในร่างกายบริเวณใกล้เคียง วัสดุที่มีความสำคัญในยุคที่ ๒ นี้ ได้แก่ วัสดุว่องไวทางชีวภาพ (bioactive material) ซึ่งเป็นวัสดุที่สามารถสร้างพันธะขึ้นกับเนื้อเยื่อโดยรอบได้ ทำให้เกิดเสถียรภาพในการใช้งาน และส่งผลดีต่อการรักษาตัวของบาดแผลด้วย ตัวอย่างวัสดุในกลุ่มนี้ได้แก่ เซรามิก จำพวกไบโอกลาสส์ (Bioglassา) ไฮดรอกซีแอปาไทต์ (hydroxyapatite) และคอมโพสิตต่างๆ ที่มีส่วนผสมของสารเหล่านี้ นอกจากนั้นวัสดุอีกกลุ่มที่ประสบความสำเร็จไม่ยิ่งหย่อนกว่ากันสำหรับยุคที่ ๒ ของวัสดุการแพทย์ ได้แก่ วัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ซึ่งหมายถึง กลุ่มวัสดุที่สามารถจะสลายตัวเมื่อถูกนำไปใช้งานในร่างกายภายในกำหนดระยะเวลาหนึ่ง โดยในขณะที่สลายตัว ก็จะมีเนื้อเยื่อตามธรรมชาติที่เจริญเติบโตเข้ามาแทนที่ จนในที่สุดวัสดุดังกล่าวจะหายไปจากร่างกาย เหลือไว้แต่เพียงเนื้อเยื่อตามธรรมชาติที่ถูกสร้างขึ้นทดแทน ตัวอย่างของวัสดุในกลุ่มนี้ ได้แก่ พอลิแลกติก พอลิไกลโคลิก และโคพอลิเมอร์ของวัสดุทั้ง ๒ชนิด ซึ่งถูกนำไปใช้งานเป็นไหมละลาย แผ่นดามกระดูก และสกรูขนาดเล็กต่างๆ
ถึงแม้จะประสบความสำเร็จในการใช้งาน แต่วัสดุการแพทย์ทั้ง ๒ ยุคนี้ยังคงมีอายุการใช้งานที่สั้นเกินไป โดยส่วนใหญ่สามารถทำงานอย่างดีได้เพียง ๑๐ - ๒๕ ปีเท่านั้น หลังจากนั้นแล้วจะต้องมีการผ่าตัดเพื่อเปลี่ยนทดแทนเป็นครั้งที่ ๒ ซึ่งจะเป็นปัญหาอย่างมากสำหรับผู้ป่วยที่มีอายุยืนยาว หรือผู้ป่วยหนุ่มสาว ถึงแม้จะมีความพยายามในการที่จะปรับปรุงและพัฒนาวัสดุเหล่านี้ให้มีอายุการใช้งานเพิ่มมากขึ้น แต่ไม่ค่อยประสบผลสำเร็จมากนัก ทั้งนี้เป็นเพราะขีดจำกัดของวัสดุการแพทย์ที่นำมาใช้งานซึ่งเป็นวัสดุสังเคราะห์ ไม่สามารถที่จะตอบสนองหรือเปลี่ยนแปลงสภาพหรือสมบัติต่อการกระตุ้น หรือสภาพภายในร่างกายที่มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดังเช่นเนื้อเยื่อหรืออวัยวะตามธรรมชาติ สิ่งเหล่านี้เองทำให้หลายฝ่ายมีความคิดว่าน่าจะต้องมีการพัฒนาในยุคที่ ๓ ของวัสดุการแพทย์ ที่ตั้งอยู่บนพื้นฐานของวัสดุในธรรมชาติในการนำมารักษาผู้ป่วยในอนาคต ปัจจุบันถือได้ว่ากำลังอยู่ในช่วงของการเปลี่ยนถ่ายจากยุคที่ ๒ สู่ยุคที่ ๓ ของวัสดุการแพทย์
วัสดุการแพทย์ในยุคที่ ๓ จะทำหน้าที่หลักในการสร้างเสริม (regeneration) แทนที่จะเป็นการทดแทน(replacement) ดังเช่นวัสดุในยุคก่อน โดยทำหน้าที่ช่วยเหลือร่างกายในการซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ และสามารถกระตุ้นการตอบสนองของเซลล์ภายในร่างกายในระดับโมเลกุล ในอนาคตแทนที่จะผลิตวัสดุสำเร็จสำหรับการใช้งาน เราอาจเพียงแต่ผลิตวัสดุที่มีองค์ประกอบเฉพาะที่ถูกต้องและเหมาะสมกับการซ่อมแซมที่ต้องการ จากนั้นองค์ประกอบเหล่านี้จะไปกระตุ้นให้ระบบยีนภายในร่างกายมนุษย์ควบคุมการซ่อมแซมเนื้อเยื่อในบริเวณนั้นๆ ทำให้เนื้อเยื่อที่ถูกสร้างเสริมขึ้นมีชีวิต และสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะภายในร่างกายได้เช่นเดียวกับเนื้อเยื่อในธรรมชาติ ตัวอย่างของเทคโนโลยียุคที่ ๓ นี้ ได้แก่ วิศวกรรมเนื้อเยื่อ (tissue engineering) ซึ่งเป็นการปลูกฝังเซลล์บางกลุ่มลงไปบนโครงสร้างของวัสดุการแพทย์ที่เหมาะสม เพื่อให้เซลล์เกิดการแบ่งตัว และเจริญเติบโต ก่อนที่จะนำไปปลูกถ่ายในร่างกาย เพื่อให้ทำหน้าที่ต่อไป
ประวัติความเป็นมาโดยสังเขปของการนำวัสดุการแพทย์มาใช้งาน
เมื่อ ๒,๕๐๐ ปีมาแล้ว
ชาวโรมัน ชาวอียิปต์ ชาวจีน และชาวอินคา ใช้งานวัสดุต่างๆ เช่น ทองคำ ไม้ งาช้าง ในการทดแทนฟันและกระดูกแขนขา
พ.ศ. ๒๔๐๓
โจเซฟ ลิสเตอร์ ค้นพบวิธีการฆ่าเชื้อ ซึ่งส่งผลให้การใช้งานวัสดุในทางการแพทย์ประสบความสำเร็จมากขึ้น พ.ศ. ๒๔๔๓ เริ่มมีการใช้งานแผ่นดามกระดูกที่ผลิตจากโลหะ พ.ศ. ๒๔๗๓ เริ่มมีการใช้งานเหล็กกล้าไม่เป็นสนิม และโลหะผสมของโคบอลต์ พ.ศ. ๒๔๙๓ ใช้วัสดุทดแทนหลอดเลือด พ.ศ. ๒๕๐๓ ใช้ลิ้นหัวใจเทียมและข้อเทียมแบบใช้ซีเมนต์ พ.ศ. ๒๕๐๓ - ๒๕๒๓
ยุดแรกของวัสดุการแพทย์ยุคใหม่ มีการพัฒนา และใช้งานวัสดุการแพทย์ที่มีสมบัติเฉื่อยทางชีวภาพเป็นหลัก
พ.ศ. ๒๕๒๓ - ปัจจุบัน
ยุคที่ ๒ ของวัสดุการแพทย์ มีการพัฒนา และใช้งานวัสดุการแพทย์ที่มีความว่องไวทางชีวภาพ และวัสดุที่สามารถสลายตัวได้ รวมทั้งมีกำลังก้าวเข้าสู่ยุคที่ ๓ ของวัสดุการแพทย์
