生物材料在服役于人体并进行诊断、修复或增进人体受损组织、器官的功能过程中，不可避免与人体体液、血液接触，从而与生物体间发生相互作用并产生各种生理、物理、化学等各种反应，导致人体产生各种排斥反应或导致生物材料及医疗器械失效，因而需要对生物材料表面功能进行改善和提高，生物表面工程应运而生，并可有效解决这些问题。通过生物表面工程技术在不改变生物材料基本功能情况下，显著改善和控制生物材料表面性质并重新赋予其新型功能，以降低生物材料在服役过程中对人体产生的不良反应。

用于生物表面工程的表面改性技术方法众多，可分为物理改性、化学改性、生物改性和复合工艺改性，物理改性方法主要有：等离子处理、离子束处理和表面图案化等；化学改性包含各种有机物的接枝和自组装单分子层等；生物改性方法有白蛋白接枝、肝素接枝、水蛭素固定以及内皮化改性等；而复合工艺则是一种将上述物理改性方法及化学改性方法和生物改性方法结合起来进行的复合改性方法。

对于物理改性方法，其主要通过等离子体源进行表面改性，等离子体中具有一定能量的电子、原子、分子、离子与材料表面发生相互作用，改变生物材料表面物理化学性质，提高生物材料表面生物相容性、力学性能及耐腐蚀性，如，通过在生物材料表面制备TiO₂、类碳薄膜等涂层提高材料生物相容性。物理改性方法过程简单、成本低且大幅度改善材料表面性质，膜基结合力强。但由于等离子体反应以及等离子体与材料表面相互作用过程复杂，现如今对等离子体反应尚不完全了解，对其控制也有待完善。今后，随着等离子体反应过程和材料表面状态的原位诊断研究的发展，将会使该技术更加充分有效地在生物材料领域获得应用。

化学改性方法则是选择具有一定功能的聚合物分子接枝或者固定在生物材料表面，改变生物材料表面物理化学性质，提高生物材料表面生物相容性。例如，聚氧化乙烯^[注]由于其水合悬挂长链能够影响血液与材料界面微观动力学环境，降低血浆蛋白与材料间的相互作用，阻碍血浆蛋白的吸附及构象变化，具有良好的血液相容性，而被广泛应用于血液接触型材料的改性研究。自组装単分子层是21世纪以来发展出的十分新颖的表面改性技术，在不同生物材料上形成高度有序排列的硫烷、三氯硅烷等単分子层，这些分子一端吸附在衬底上，另一端（单分子层表面）为可改变的功能基团X，通过控制和改变基团X的种类，可以改变材料表面能量状态、电荷状态、蛋白质吸附行为及细胞生长行为，对于研究生物体与高分子材料表面基团的相互作用具有重要意义，是对材料表面进行微观设计的新方法。

利用不同生物分子或细胞等进行生物材料表面修饰、改性的生物改性方法，可以设计和制备出具有类似于生物体的表面结构，有效避免植入材料被体系识别为异物而产生免疫应答或炎性反应。植入生物材料与血液接触时首先是材料表面吸附以纤维蛋白原或球蛋白为主的蛋白质，且这些蛋白构象发生改变，激活凝血因子与血小板从而诱发凝血级联反应形成血栓。通过在材料表面涂布或接枝白蛋白层可有效防止凝血并提高材料血液相容性，具有良好抗凝性的肝素及对凝血酶具有抑制作用的水蛭素也被用于提高材料血液相容性的研究。内皮化改性是近年来的研究热点，正常血管的血管壁表面内皮细胞层，能起到维持血管表面不发生凝血的作用。研究发现种植内皮细胞的人工血管具有抑制血小板激活的作用，内皮细胞化的人工血管比纯人工血管释放的5-羟色胺要少得多。这是由于内皮细胞释放的一些低分子物质如托品因、肾上腺素、前列腺素等具有抑制凝血因子、血小板的功能。但是怎样获得结合牢固、均匀覆盖的单层内皮细胞层，以减少因基质暴露而导致的血栓，是当前需要解决的问题。同时在种植细胞时由于从自体获得的细胞数量有限；以及内皮细胞的体外种植时间较长，存在潜在的污染等限制了内皮细胞化改性方法的进一步应用。

物理改性方法及化学改性方法和生物改性方法结合起来进行的复合改性方法也在逐步发展，如，通过等离子体对生物材料进行预处理后，在其表面进行相关生物分子的接枝改性，达到改善生物材料表面性能的目的。

通过表面改性技术可实现在不改变生物材料基本功能前提下，改善材料表面性质并赋予其新型功能，使其获得适宜的表面组成、结构形态及表面性能，显著提高生物材料的生物相容性，并进一步促进生物材料的广泛应用。