バイオインスパイア材料市場規模、シェア、成長および業界分析、材料別（生体模倣ポリマー、生体模倣セラミックスおよびガラス、生体模倣金属および合金、その他）、アプリケーション別（医療、自動車、防衛、エレクトロニクス、その他）、および地域分析、 2024-2031

市場の定義

この市場は、自然界に見られる原理と構造に基づいて設計された材料の開発、生産、商品化に焦点を当てています。これらの材料は、自然システムで観察される独特の機械的、化学的、光学的、機能的特性を再現し、さまざまな分野で優れたパフォーマンス、持続可能性、イノベーションを達成することを目指しています。このレポートは、業界のトレンドと規制の枠組みの詳細な評価に裏付けられた、市場の成長の中核となる要因についての洞察を提供します。

バイオインスパイア材料市場概要

世界のバイオインスピレーション材料市場規模は、2023年に368億3,000万米ドルと評価され、2024年の389億7,000万米ドルから2031年までに581億8,000万米ドルに成長すると予測されており、予測期間中に5.89%のCAGRを示します。

この成長は、自動車、医療、建設、包装などの業界全体で持続可能で高性能な材料に対する需要が高まっていることに起因しています。環境への懸念と環境に優しい代替品の必要性に対する意識の高まりが、市場の成長を推進しています。

バイオインスピレーション材料業界で活動する主要企業は、Vandstrom、Sharklet Technologies、The Corrales Comment、Terra Vera Corp、BASF、ADDMAN Engineering、Bioxegy Group SARL、Ford Motor Company、nanoloom.co、SanaHeal、ECOSTP TECHNOLOGIES (P) LTD、Biohm Ltd、The QinetiQ Group、New Iridium、Biome Renewables Inc です。

さらに、材料科学とナノテクノロジーの進歩に加えて、組織工学、スマートコーティング、軽量複合材料などの用途への生物由来の材料の採用の増加が、市場の成長をさらに加速させています。

• 2023 年 11 月、米国海軍研究所 (NRL) は、国際宇宙ステーション上で宇宙多目的微生物プロジェクト (MELSP) を開始しました。このミッションは、放射線防護やバイオエレクトロニクスへの応用のためのメラニン生成に焦点を当て、微小重力下で微生物種を培養することによって生物からインスピレーションを得た材料を探索することを目的としています。

主なハイライト

1. バイオインスピレーション材料の産業規模は、2023 年に 368 億 3,000 万米ドルと評価されています。
2. 市場は、2024 年から 2031 年にかけて 5.89% の CAGR で成長すると予測されています。
3. 北米は2023年に35.95%の市場シェアを保持し、評価額は132億4,000万米ドルとなった。
4. 生体模倣ポリマー部門は、2023年に131億3,000万米ドルの収益を上げました。
5. 医療分野は2031年までに159億米ドルに達すると予想されています。
6. アジア太平洋地域の市場は、予測期間中に6.75%のCAGRで成長すると予想されます。

市場の推進力

「持続可能な素材への需要の高まり」

持続可能な材料に対する需要の高まりが、生物由来の材料市場を刺激しています。これらの材料は環境に優しい代替品を提供し、化石ベースの投入物への依存を減らし、サポートを提供します。循環経済包装、建設、医療分野にわたる目標。

気候変動、資源の枯渇、環境汚染に対する意識の高まりにより、生分解性、リサイクル可能、エネルギー効率の高い材料への移行が加速しています。

生物由来の材料は、環境への影響を最小限に抑えながら高いパフォーマンスを提供するため、品質や機能に妥協することなく持続可能性基準を満たすことを求める業界にとって理想的なソリューションとなります。

• 2025 年 3 月、トゥルク大学の研究者は、植物の葉の骨格にヒントを得た新しい生体模倣製造技術を開発しました。この方法はフラクタル微細構造を複製し、ウェアラブル センサーや電子スキンに最適な柔軟な表面を作成します。従来のクリーンルーム方式よりも持続可能であり、必要なエネルギーが少なく、持続可能なポリマーの使用が可能となり、環境への影響を軽減します。

市場の課題

「高額な研究開発費」

バイオインスパイア材料市場の成長を妨げる重大な課題は、複雑な自然システムの複製に関連する高額な研究開発コストです。

従来の材料とは異なり、生物からインスピレーションを得た代替材料は、その構造と機能を正確に模倣するために生物学的メカニズムの深い理解と高度な技術を必要とします。このプロセスでは、多くの場合、生物学、化学、物理学、工学にわたる多段階の実験と分野を超えたコラボレーションが必要になります。

また、ナノ製造装置、シミュレーション ソフトウェア、高解像度イメージング システムなどの高度なツールにも依存します。これらの要因により、開発タイムラインの長期化と先行投資の増加が生じ、これが新興企業や中小企業にとって大きなハードルとなる可能性があります。

この課題に対処するために、市場関係者は、学術界と政府が関与してリソース、専門知識、インフラストラクチャを共有する共同研究イニシアチブに取り組んでいます。企業は、生物由来の材料の価値を実証し、投資家を惹きつけ、長期投資を正当化するパイロットプロジェクトに焦点を当てています。

3D プリンティング、バイオファブリケーション、モジュール設計などのスケーラブルな製造技術の進歩により、生産コストがさらに削減され、これらの革新的な材料の商業的実現可能性が向上しています。

市場動向

「医療・ヘルスケア用途の拡大」

生体からインスピレーションを得た材料は、生物学的システムの構造、機能、適応性を再現できるため、医療およびヘルスケア用途での採用が増えています。

これらの材料は、優れた生体適合性、機械的強度、およびヒト組織との統合を提供するインプラント、補綴物、組織足場の開発に使用されています。たとえば、骨の微細構造や皮膚の弾性からインスピレーションを得た材料は、治癒結果を改善し、インプラント拒絶反応のリスクを軽減します。

• 2023年8月、国立バイオテクノロジー情報センター (NCBI) が発表 というタイトルの包括的なレビュー「骨再生のための生物活性材料: 生体分子と送達システム」では、骨の治癒を促進する生体影響を受けた材料の可能性を探ります。タンパク質、ペプチド、脂質などの生体分子の使用に焦点を当て、これらの生理活性物質が足場を介してどのように送達されて組織の再生を促進できるかについて説明します。

さらに、生体からインスピレーションを得たハイドロゲルとスマートマテリアルは、放出制御と標的療法を可能にすることでドラッグデリバリーシステムを進歩させています。この傾向は、個別化医療と低侵襲治療に対する需要の高まりによって支えられており、生体からインスピレーションを得た材料が次世代のヘルスケア ソリューションの重要な要素となっています。

• 2024 年 5 月、国立バイオテクノロジー情報センター (NCBI) は、「Bioinspired Materials forウェアラブルデバイスと癌のポイントオブケア検査」 この記事では、癌の検出と管理を改善するためのウェアラブル デバイスとバイオセンサーの開発における生物由来の材料の応用について考察しています。

バイオインスパイア材料市場レポートのスナップショット

市場の細分化

• 材料別（生体模倣ポリマー、生体模倣セラミックスおよびガラス、生体模倣金属および合金、その他）：生体模倣ポリマーセグメントは、その多用途性、軽量性、生物医学、包装、産業用途にわたる広範な使用により、2023年に131億3,000万米ドルを稼ぎ出しました。
• 用途別（医療、自動車、防衛、エレクトロニクス、その他）：生体適合性と患者の転帰を高めるインプラント、組織工学、薬物送達システムにおける生体由来材料の使用が増加しているため、医療分野は2023年に市場の27.30%を占めました。

バイオインスパイア材料市場地域分析

地域に基づいて、バイオインスピレーション材料産業は北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、中東およびアフリカ、南米に分類されています。

北米のバイオインスピレーション材料市場シェアは、2023 年に約 35.95% となり、評価額は 132 億 4,000 万米ドルになりました。この優位性は、この地域の強固な研究インフラ、バイオテクノロジーおよび医療機器産業の強い存在感、ヘルスケア、防衛、エレクトロニクスなどの分野での先端材料の早期導入に起因しています。

さらに、研究開発への多額の投資と、生物由来のイノベーションを促進する国立科学財団 (NSF) などの政府の取り組みが、市場の成長を促進しています。

この地域が持続可能な技術と生物由来の材料を次世代アプリケーションに統合することに焦点を当てていることで、市場における北米のリーダーシップがさらに強化されています。

• 2024 年 12 月、Axoft はパナマ クリニックで初の人体臨床試験を開始する承認を受け取りました。この臨床試験は、脳組織の柔らかさを厳密に再現し、埋め込み型ブレインコンピューターインターフェースの長期性能を向上させるために開発された、生体からインスピレーションを得た材料を人体で認可された初めての使用となります。
• 2024 年 2 月、米国国立科学財団 (NSF) は、Convergence Accelerator Track M: Bio-Inspired Design Innovations の下で 15 の学際的チームに資金を提供するために、975 万米ドルの投資を発表しました。これらのチームは、重要な社会的および経済的課題に取り組むために、自然からインスピレーションを得た革新的なソリューションの作成に取り組みます。

アジア太平洋地域のバイオインスピレーション材料産業は、予測期間中に 6.75% という堅調な CAGR で大幅な成長を遂げる態勢が整っています。この成長は、急速な工業化、医療インフラの拡大、中国、インド、東南アジア諸国などの新興経済国全体での持続可能で高性能な素材に対する需要の増加によって支えられています。

この地域では、先端製造、ナノテクノロジー、生物医学研究への投資も増加しており、生物由来の材料の採用が加速しています。さらに、学術機関と業界関係者とのコラボレーションがイノベーションと商業化を推進し、それによってアジア太平洋地域の市場の成長を推進しています。

規制の枠組み

• 米国では、21 CFR Part 820 に基づく FDA の品質システム規制 (QSR) は、生体からインスピレーションを得た材料を使用するものを含む医療機器の製造を管理します。この規定では、製造業者に対し、設計管理や文書化を含む安全性と性能基準への準拠を保証するための品質管理システムを確立することが求められています。
• 日本で、化学物質規制法 (CSCL) は、生物由来の材料を含む化学物質の製造と使用を規制します。新規物質については経済産業省への届出が必要であり、第一種特定化学物質または第二種特定化学物質を含む物質については事前の承認が必要となり、使用が制限される場合があります。

競争環境

この市場は、世界的な化学企業や材料科学企業と機敏なバイオテクノロジーの新興企業が混在する競争環境が特徴です。企業は、さまざまな業界にわたって自然からインスピレーションを得た高度なソリューションを開発するために、イノベーション、持続可能性、戦略的コラボレーションを優先しています。

大手企業は、特に医療、航空宇宙、消費財用途での使用を目的として、生物学的な構造と機能を模倣する材料を作成するための研究開発に多額の投資を行っています。研究機関との戦略的パートナーシップやニッチなテクノロジー企業の買収により、企業は技術力と市場での存在感を拡大できます。

従来の材料に代わる持続可能で高性能な代替品に対する需要の高まりにより競争が激化しており、市場参加者は進化する業界固有の要件を満たすためにカスタマイズされた製品開発に焦点を当てています。

バイオインスパイア材料市場の主要企業のリスト:

• ヴァンストローム
• シャークレット・テクノロジーズ
• コラレスのコメント
• テラ・ヴェラ・コーポレーション
• BASF
• アッドマンエンジニアリング
• Bioxegy Group SARL
• フォード・モーター・カンパニー
• ナノルーム.co
• サナヒール
• ECOSTP テクノロジーズ (P) LTD
• バイオーム株式会社
• QinetiQ グループ
• 新しいイリジウム
• バイオーム・リニューアブルズ株式会社

最近の動向 (M&A/パートナーシップ/契約/新製品発売)

• 2024 年 8 月, Terra Vera は、ミツバチの個体数の保護とミツバチの健康増進に重点を置いた部門である ApiVera を立ち上げました。 ApiVera は、生分解性で毒性のない生体模倣ベースのソリューションを使用して、寄生虫と戦うミツバチ専用の製品を開発しています。