Biocompatibility is related to the behavior of biomaterials in various contexts. The term refers to the ability of a material to perform with an appropriate host response in a specific situation.  The ambiguity of the term reflects the ongoing development of insights into how biomaterials interact with the human body and eventually how those interactions determine the clinical success of a medical device (such as pacemaker, hip replacement or stent). Modern medical devices and prostheses are often made of more than one material so it might not always be sufficient to talk about the biocompatibility of a specific material. 
Even the same materials, such as diamond-like carbon coatings, may show different levels of biocompatibility based on the manufacturing conditions and characteristics.

Since the immune response and repair functions in the body are so complicated it is not adequate to describe the biocompatibility of a single material in relation to a single cell type or tissue. Sometimes one hears of biocompatibility testing that is a large battery of in vitro test that is used in accordance with ISO 10993 (or other similar standards) to determine if a certain material (or rather biomedical product) is biocompatible. These tests do not determine the biocompatibility of a material, but they constitute an important step towards the animal testing and finally clinical trials that will determine the biocompatibility of the material in a given application, and thus medical devices such as implants or drug delivery devices. Research results have concluded that during performing in vitro cytotoxicity testing of biomaterials, "the authors should carefully specify the conditions of the test and comparison of different studies should be carried out with caution".

History 
The word biocompatibility seems to have been mentioned for the first time in peer-review journals and meetings in 1970 by RJ Hegyeli (Amer Chem Soc Annual Meeting abstract) and CA Homsy. It took almost two decades before it began to be commonly used in scientific literature (see the graph below).

Recently Williams (again) has been trying to reevaluate the current knowledge status regarding what factors determine clinical success. Doing so notes that an implant may not always have to be positively bioactive but it must not do any harm (either locally or systemically).

Five definitions of biocompatibility
 "The quality of not having toxic or injurious effects on biological systems".
 "The ability of a material to perform with an appropriate host response in a specific application", Williams' definition.
 "Comparison of the tissue response produced through the close association of the implanted candidate material to its implant site within the host animal to that tissue response recognised and established as suitable with control materials" - ASTM
 "Refers to the ability of a biomaterial to perform its desired function with respect to a medical therapy, without eliciting any undesirable local or systemic effects in the recipient or beneficiary of that therapy, but generating the most appropriate beneficial cellular or tissue response in that specific situation, and optimising the clinically relevant performance of that therapy".
 "Biocompatibility is the capability of a prosthesis implanted in the body to exist in harmony with tissue without causing deleterious changes".

Comments on the above five definitions
The Dorland Medical definition not recommended according to Williams Dictionary since it only defines biocompatibility as the absence of host response and does not include any desired or positive interactions between the host tissue and the biomaterials.
This is also called the “Williams definition” or “William’s definition”. It was defined in the European Society for Biomaterials Consensus Conference I and can more easily be found in ‘The Williams Dictionary of Biomaterials’.
The ASTM is not recommended according to Williams Dictionary since it only refers to local tissue responses, in animal models.
The fourth is an expansion or rather more precise version of the first definition noting both that low toxicity and the one should be aware of the different demands between various medical applications of the same material.

All these definitions deal with materials and not with devices. This is a drawback since many medical devices are made of more than one material. Much of the pre-clinical testing of the materials is not conducted on the devices but rather the material itself. But at some stage the testing will have to include the device since the shape, geometry and surface treatment etc. of the device will also affect its biocompatibility.

‘Biocompatible’
In the literature, one quite often stumbles upon the adjective form, ‘biocompatible’. However, according to Williams’ definition, this does not make any sense because biocompatibility is contextual, i.e. much more than just the material itself will determine the clinical outcome of the medical device of which the biomaterial is a part. This also points to one of the weaknesses with the current definition because a medical device usually is made of more than one material.

Metallic glasses based on magnesium with zinc and calcium addition are tested as the potential biocompatible metallic biomaterials for biodegradable medical implants

Biocompatibility (or tissue compatibility) describes the ability of a material to perform with an appropriate host response when applied as intended. A biocompatible material may not be completely "inert"; in fact, the appropriateness of the host response is decisive.

Suggested sub-definitions
The scope of the first definition is so wide that D Williams tried to find suitable subgroups of applications in order to be able to make more narrow definitions. In the MDT article from 2003 the chosen supgroups and their definitions were:

Biocompatibility of long-term implanted devices
The biocompatibility of a long-term implantable medical device refers to the ability of the device to perform its intended function, with the desired degree of incorporation in the host, without eliciting any undesirable local or systemic effects in that host.

Biocompatibility of short-term implantable devices
The biocompatibility of a medical device that is intentionally placed within the cardiovascular system for transient diagnostic or therapeutic purposes refers to the ability of the device to carry out its intended function within flowing blood, with minimal interaction between device and blood that adversely affects device performance, and without inducing uncontrolled activation of cellular or plasma protein cascades.

Biocompatibility of tissue-engineering products
The biocompatibility of a scaffold or matrix for a tissue-engineering products refers to the ability to perform as a substrate that will support the appropriate cellular activity, including the facilitation of molecular and mechanical signalling systems, in order to optimise tissue regeneration, without eliciting any undesirable effects in those cells, or inducing any undesirable local or systemic responses in the eventual host.

In these definitions the notion of biocompatibility is related to devices rather than to materials as compared to top three definitions.  There was a consensus conference on biomaterial definitions in Sorrento September 15–16, 2005.

See also
Biocompatible material
Biomaterial
Medical device
ISO 10993
Medical implant
Medical grade silicone
Bovine submaxillary mucin coatings
Titanium biocompatibility

References
Footnotes

Notes

Biomaterials
Surgery
생체 적합성(生體適合性, )은 다양한 상황에서의 생체 재료(biomaterials)의 반응과 관련되어 있다. 이 단어는 특정한 상황에서 숙주(host)가 적절한 반응을 보일 수 있도록 하는 재료의 능력을 말한다. 용어의 애매모호함에서 어떻게 생체 재료가 인체 내에서 상호 작용을 하고, 결국 어떻게 그러한 상호 작용이 의료 기기(medical device)(심장 박동 조율기(pacemaker), 고관절 대체물(hip replacement), 스텐트(stent) 등)의 임상학적 적합성에 대한 이해의 정도를알 수 있다. 현대의 의료 기기와 인공 삽입물(prosthesis)들은 보통 하나 이상의 재료로 만들어지기 때문에 특정 재료에 대한 생체 적합성을 표현하기가 어렵다.

인체의 면역 반응(immune response)과 회복 기능은 매우 복잡하기 때문에, 단일 세포나 조직에 관한 단일 재료의 생체 적합성에 대해 말하는 것은 적절하지 않다.

생체 적합성 테스트는 거의 대부분이 체외(in vitro) 실험이라는 것을 들었을 것이다. 특정 재료가 생체에 적합한지 판단하기 위해서 ISO 10993(혹은 다른 비슷한 기준들)에 따라서 쓰이고 있다. 이 실험은 어떤 재료에 대한 생체 적합성을 결정하는 것이 아니라, 중요한 단계들로 여겨지는데, 그것은 동물 실험(animal testing)과 주어진 적용(예를 들면 인공 삽입물(implants)나 약물 전달 장치(drug delivery device) 등의 의료 기기)에 대한 재료의 생체 적합성을 결정할 임상학적 실험들이다.

생체 적합성이라는 단어는 1970년에 RJ Hegyeli 와 CA Homsy et al의 회의와 학술지 논문 심사에서 처음으로 언급되었던 것으로 보인다. 과학 문헌에서 흔히 사용되기 전까지 거의 20년이 걸렸다.

최근에 윌리엄은 임상적으로 적합한지를 결정 짓는 요소가 어떤 것인지에 관하여 현재 알고 있는 지식에서 재평가하는 노력을 계속 하고 있다. 그렇게 하는 것은 인공 삽입물이 항상 분명히 생리 활성 물질이어야만 하는 것이 아니라, 어떠한 해로움도 없어야 한다라는 것을 말해준다.

생체 적합성의 다섯 가지 정의 

 “특정한 상황에서 숙주가 적절한 반응을 보일 수 있도록 하는 재료의 성질”, 윌리엄의 정의.
 “생물학적 시스템에서 독성 물질을 가지지 않고 손상을 주지 않는 성질”
 “숙주 내의 삽입 부위에서, 삽입된 재료와 긴밀하게 연합하여 발생하는 조직 반응과 통제 재료로 적절하다고 인정된 조직 반응의 비교” – 미국재료시험협회(ASTM)
 “의학적 치료 관점에서, 신체의 일부나 시스템 전체에서 어떠한 바람직하지 않은 영향을 주지 않고서, 생체 재료가 기대하는 기능을 수행하는 능력을 말한다. 가장 적절하고 유익한 세포 혹은 조직 반응을 보여야 하고, 임상적으로 관련 있는 수행을 최대한 잘 해야 한다.
 ”생체 적합성은 해로움을 끼치지 않고서 조직과 조화롭게 존재하는 몸에 삽입된 삽입물의 능력을 말한다.”

위에서 언급한 다섯 가지 정의에 관한 논평 

 “윌리엄의 정의”라고도 불린다. 유럽생체재료학회(European Society of Biomaterials) 합의 회의에서 정의 되었다. 그리고 ‘윌리엄의 생체 재료학 사전’에서 더 쉽게 찾아 볼 수 있다.
 윌리엄의 사전에 의하면 도랜드의 의학 용어 정의는 권고되지 않는다. 왜냐하면 그것은 숙주의 반응은 고려하지 않고서 생체 적합성을 정의하고 있고, 숙주의 조직과 생체 재료 간의 바람직한 상호 작용을 포함하고 있지 않기 때문이다.
 윌리엄의 사전에 의하면 ASTM도 권고 되지 않는다. 이것 또한 동물 모델에서 부분적인 조직 반응들만 관련되어 있기 때문이다.
 네 번째 정의는 확장된 의미에서의 정의이다. 첫 번째 정의 보다 더 정확한 설명이다. 유독성은적고, 같은 재료라 하더라도 다양한 의학적 응용에 따라 다른 요구 사항을 알아야 한다는 것을 언급하고 있다.

이러한 정의들은 기기와 관련한 것이 아니라 재료들과 관계가 있다. 많은 의료 기기들은 하나의 재료 이상을 결합하여 만들기 때문에 이러한 점이 결점이 된다. 재료들의 사전 임상 실험(pre-clinical testing)에서 많은 부분이 기기에 대한 것이 아니라 재료에 관한 실험을 한다. 그러나 어떤 단계에서는 기기의 모양, 기하학적 구조, 표면 처리(surface treatment) 등이 또한 생체 적합성에 영향을 주므로 평가 하기도 한다.

‘생체에 적합한(biocompatible)’ 

문헌에서, 꽤 자주 ‘생체에 적합한’이란 뜻을 가진 형용사를 보게된다. 그러나 윌리엄의 정의에 의하면, 이 단어는 더 이상 말이 되지 않는다고 한다. 왜냐하면 생체 적합성은 그 때 그 상황에 따라 다르고 즉, 재료 자체 보다는 생체 재료가 포함되어 있는 의료 기기의 임상학적 결과가 결정 짓기 때문이다.

더 좁은 의미에서의 정의 

첫 번째 정의의 범위는 너무 넓어서 윌리엄이 더 좁은 정의를 하기 위해, 적절한 하위 집단을 찾으려고 노력했다. 2003년의 MDT 글에서 하위 그룹과 정의들을 선정하였다.

 장기간 이식된 기기들의 생체 적합성 :

장기간 이식된 의료 기기들의 생체 적합성은 기기가 숙주 내에서 바람직한 정도로 결합하여 신체의 일부나 시스템 전체에서 어떠한 바람직하지 않은 영향을 주지 않고서 원래 의도한 기능대로 수행하는 능력을 말한다.

 단기간 이식된 기기들의 생체 적합성 :

일시적인 진단과 치료상의 목적으로 심장 혈관 계통 내에 의도적으로 이식해 둔 의료 기기의 생체 적합성은 혈액 유동 속에서 의도한 기능 대로 수행하는 기기의 능력을 말한다. 기기의 수행 능력에 역효과를 주는 의료 기기와 혈액의 상호 작용은 최소한으로 하고, 세포나 단백질(plasma protein)의 통제 되지 않는 활성화(activation)는 유도 되어서는 안 된다.

 조직 공학 제제(tissue engineering products)의 생체 적합성 :

골격이나 조직 공학 제제의 주형에 관한 생체 적합성은 기질(substrate) 적절한 세포의 반응을 돕는 기질로서 수행하는 능력으로, 분자적이고 기계적인 신호 시스템을 편리하게 하는 것을 포함한다. 조직 재생을 최적화 하기 위하여, 세포 숙주 내의 신체의 일부나 시스템 전체에서 바람직하지 않은 반응은 유도되지 않아야 한다.

같이 보기 
 생체 적합 재료(Biocompatible material)
 생체 재료(Biomaterial)
 의료 기기(Medical device)
 의학 삽입물(Medical implant)
 의료용 실리콘(Medical grade silicone)
 소의 턱밑샘 뮤신 코팅(BSM, Bovine Submaxillary Mucin Coatings)
 티타늄 생체 적합성(Titanium biocompatibility)

각주 

생체 재료