Biomaterialien sind natürliche oder synthetische Werkstoffe, die mit biologischen Systemen in Wechselwirkung treten, um eine medizinische Funktion zu erfüllen – etwa Ersetzen, Reparieren oder Unterstützen von Geweben und Organen. Im Gegensatz zu klassischen Konstruktionswerkstoffen stehen bei Biomaterialien Biokompatibilität, Biofunktionalität und kontrollierte Biodegradation im Vordergrund.

Wesentliche Materialklassen umfassen Metalle (z. B. Titanlegierungen, Magnesium-Bio-Werkstoffe), Keramiken (z. B. Hydroxylapatit, Zirkonoxid), Polymere (z. B. PLA, PEEK) sowie Komposite. Resorbierbare Biomaterialien werden so ausgelegt, dass sie sich im Körper definiert abbauen und dabei durch körpereigenes Gewebe ersetzt werden. Dies ist zentral im Tissue Engineering, wo dreidimensionale Gerüststrukturen (Scaffolds) Zellen Anhaftung, Proliferation und Differenzierung ermöglichen.

Biomimetische Biomaterialien orientieren sich an Struktur, Chemie und Hierarchie natürlicher Gewebe, um gezielt Zellantworten zu steuern. Antimikrobielle Biomaterialien integrieren beispielsweise Silber, kationische Polymere oder Oberflächenmuster, um bakterielles Anhaften und Biofilmbildung zu reduzieren. Lebendige Werkstoffe gehen einen Schritt weiter, indem sie lebende Zellen funktional in die Werkstoffarchitektur einbinden.

In der Dentaltechnik kommen speziell angepasste Biomaterialien (Komposite, Glaskeramiken, bioaktive Zemente) zum Einsatz, die neben Biokompatibilität hohe Verschleißbeständigkeit und ästhetische Anforderungen erfüllen müssen. Zentrale Herausforderungen der Biomaterialforschung sind das Verständnis komplexer Zell-Material-Interaktionen, die Langzeitstabilität in der physiologischen Umgebung und die präzise Steuerung von Degradations- und Freisetzungsprozessen.