本書是江蘇省高等學校重點教材(編號：2021-1-119)。本書共14章。其中，第1～7章主要介紹生物醫(yī)用材料的特點、要求、結構與性能、評價方法及其在醫(yī)學中的應用，分別就醫(yī)用金屬材料、醫(yī)用陶瓷材料、醫(yī)用高分子材料、生物材料表面改性和納米生物材料進行詳細論述；第8～13章從組織工程三要素介紹開始，重點論述細胞分子生物學、組織工程化皮膚、骨組織工程、肌腱和韌帶組織工程及其他組織工程化組織；第14章為生物3D打印，重點介紹生物3D打印墨水及生物打印的組織和器官。本書在系統(tǒng)性、科學性的基礎上力求反映相關方面新的研究進展。
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目錄
第1章 緒論 1
1.1 生物材料發(fā)展背景 1
1.2 生物材料的分類 2
1.3 生物材料的使用性能 2
1.4 組織工程學 5
1.5 生物材料與組織工程學的進展與發(fā)展趨勢 6
習題與思考題 8
參考文獻 8
第2章 生物相容性及生物學評價 10
2.1 人體生理環(huán)境 10
2.2 生物相容性 11
2.2.1 組織相容性 11
2.2.2 血液相容性 11
2.3 材料在生物體內(nèi)的反應 14
2.3.1 膨脹與浸析 15
2.3.2 腐蝕與溶解 15
2.3.3 生物分子與材料表面的反應 17
2.3.4 高分子材料的水解與降解 17
2.4 宿主反應 18
2.4.1 傷口愈合過程 18
2.4.2 免疫反應與補體系統(tǒng) 20
2.4.3 全身反應 20
2.4.4 材料與腫瘤的產(chǎn)生 23
2.4.5 植入感染 25
2.5 植入物的病理學反應 26
2.6 生物材料的生物相容性評價 26
2.6.1 生物學評價項目的選擇 27
2.6.2 生物學評價與新材料研究 28
2.6.3 生物學評價試驗方法及特點 28
2.7 生物相容性研究及評價展望 28
習題與思考題 29
參考文獻 29
第3章 醫(yī)用金屬材料 31
3.1 概述 31
3.2 醫(yī)用金屬材料的特性與要求 31
3.2.1 金屬材料的生物相容性 31
3.2.2 金屬材料的力學性能 32
3.2.3 金屬材料的腐蝕性能 33
3.3 常用醫(yī)用金屬材料 33
3.3.1 不銹鋼 33
3.3.2 鈷合金 36
3.3.3 鈦和鈦合金 39
3.3.4 齒科用金屬 42
3.3.5 其他金屬 45
3.4 醫(yī)用金屬材料的腐蝕 46
3.4.1 腐蝕的機理 46
3.4.2 生理腐蝕 47
3.4.3 常用金屬材料的耐蝕性能 48
3.5 醫(yī)用金屬材料的腐蝕磨損 49
3.5.1 常見腐蝕磨損 49
3.5.2 腐蝕與磨損協(xié)同作用原理 51
3.5.3 腐蝕磨損試驗設備 51
3.5.4 各種醫(yī)用金屬植入物腐蝕磨損研究 53
3.6 醫(yī)用金屬材料的微動磨損 57
3.6.1 微動及微動磨損概念 57
3.6.2 微動磨損機理 58
3.6.3 微動磨損的試驗方法 59
3.6.4 純鈦及鈦合金植入體的微動磨損 59
3.6.5 不銹鋼植入體的微動磨損 60
3.6.6 植入體表面HAP涂層的微動磨損 62
3.6.7 植入體表面DLC涂層的微動磨損 63
3.7 金屬與合金表面改性 64
3.7.1 物理化學方法 64
3.7.2 形態(tài)學方法 66
3.7.3 生物化學方法 66
3.8 醫(yī)用金屬材料研究進展 67
3.8.1 醫(yī)用鎂及鎂合金材料的研究 67
3.8.2 多孔醫(yī)用金屬材料研究 69
3.8.3 常用金屬植入材料的發(fā)展 73
習題與思考題 74
參考文獻 75
第4章 醫(yī)用陶瓷材料 83
4.1 概述 83
4.2 陶瓷結構與性能的關系 86
4.2.1 陶瓷的結構 86
4.2.2 陶瓷的物理性能 87
4.3 磷酸鈣陶瓷 89
4.3.1 磷酸鈣陶瓷概述 89
4.3.2 羥基磷灰石 91
4.3.3 磷酸三鈣 100
4.4 生物活性玻璃與生物微晶玻璃 105
4.4.1 生物活性玻璃的結構和
特性 105
4.4.2 生物玻璃的活性 106
4.4.3 常見的生物活性玻璃 108
4.4.4 生物玻璃展望 112
4.5 其他生物陶瓷 113
4.5.1 氧化鋁生物陶瓷 113
4.5.2 氧化鋯生物陶瓷 114
4.6 陶瓷材料的增韌強化 117
4.6.1 增韌機制 117
4.6.2 陶瓷增韌展望 118
4.7 陶瓷基生物醫(yī)用復合材料 119
4.7.1 生物陶瓷與陶瓷復合材料 119
4.7.2 生物陶瓷與高分子復合材料 122
4.7.3 生物陶瓷復合材料的展望 125
習題與思考題 126
參考文獻 126
第5章 醫(yī)用高分子材料 130
5.1 概述 130
5.2 高分子材料的特性 131
5.2.1 近程結構 132
5.2.2 遠程結構 133
5.3 人工器官 134
5.3.1 人工器官分類 135
5.3.2 人工心臟和人工心臟瓣膜 135
5.3.3 人工肺 141
5.3.4 人工腎 143
5.3.5 人工肝 145
5.3.6 人工耳蝸 148
5.3.7 人工皮膚 151
5.4 醫(yī)用黏合劑 152
5.5 藥用高分子材料 154
5.5.1 藥用天然高分子材料 155
5.5.2 藥用合成高分子材料 158
5.5.3 藥用高分子材料研究進展 159
5.6 高分子免疫佐劑 160
5.6.1 免疫概述 160
5.6.2 免疫佐劑 161
5.7 醫(yī)用診斷高分子 163
5.7.1 疾病診斷的機理 164
5.7.2 應用的高分子材料 165
5.7.3 高分子診斷試劑應用實例 166
5.8 重要的醫(yī)用高分子材料 167
5.8.1 尼龍 167
5.8.2 聚乙烯 167
5.8.3 超高分子質(zhì)量聚乙烯 168
5.8.4 聚甲基丙烯酸甲酯 175
5.8.5 橡膠 176
5.8.6 水凝膠 176
5.9 醫(yī)用高分子材料的發(fā)展概況與趨勢 182
5.9.1 發(fā)展概況 182
5.9.2 發(fā)展趨勢 185
習題與思考題 186
參考文獻 186
第6章 生物材料表面改性 190
6.1 概述 190
6.2 表面接枝聚合物刷改性 190
6.2.1 聚合物刷的理論研究 191
6.2.2 聚合物刷的主要合成方法 191
6.2.3 聚合物刷的應用 196
6.3 等離子體技術 199
6.3.1 等離子噴涂 199
6.3.2 離子注入表面改性 200
6.3.3 等離子體聚合 201
6.4 離子束技術 202
6.4.1 引入生物活性物質(zhì) 202
6.4.2 改善表面的親/疏水性能 203
6.4.3 改善表面電荷分布 204
6.4.4 設計微相分離結構 204
6.4.5 接枝兩性離子聚合物/生物大分子 205
6.5 表面修飾 205
6.5.1 生物大分子的覆蓋 206
6.5.2 表面制備生物活性涂層 206
6.5.3 材料表面內(nèi)皮化 207
習題與思考題 211
參考文獻 211
第7章 納米生物材料 215
7.1 概述 215
7.1.1 納米生物材料的概念和基本效應 215
7.1.2 納米生物材料的制備方法 217
7.2 高分子納米生物材料 219
7.2.1 磁共振造影劑中使用的高分子納米生物材料 219
7.2.2 靶向藥物載體中使用的高分子納米生物材料 223
7.2.3 納米控釋系統(tǒng)中使用的高分子納米生物材料 227
7.2.4 基因治療中使用的高分子納米生物材料 229
7.2.5 免疫分析中使用的高分子納米生物材料 231
7.3 陶瓷納米生物材料 235
7.4 納米生物復合材料 237
7.5 納米組織工程支架材料 241
7.5.1 納米纖維組織工程支架 241
7.5.2 納米復合組織工程支架 245
7.6 納米生物材料展望 246
習題與思考題 247
參考文獻 247
第8章 組織工程學概述 252
8.1 組織工程的提出 252
8.2 組織工程三要素 253
8.2.1 種子細胞 253
8.2.2 組織工程支架 255
8.2.3 生長因子 255
8.3 組織工程研究方法 256
8.4 組織工程相關生物材料 257
8.5 組織工程的研究進展 260
8.5.1 皮膚 260
8.5.2 軟骨 262
8.5.3 管狀結構 263
8.5.4 整形外科 264
8.6 組織工程的應用及展望 264
習題與思考題 265
參考文獻 265
第9章 細胞分子生物學 268
9.1 概述 268
9.2 細胞核 269
9.3 細胞質(zhì) 271
9.4 細胞成長和死亡 273
9.5 細胞骨架 276
9.6 細胞黏附分子 279
9.7 細胞外基質(zhì) 280
9.8 組織內(nèi)細胞 283
習題與思考題 284
參考文獻 284
第10章 組織工程化皮膚 285
10.1 概述 285
10.2 皮膚的解剖生理學 286
10.2.1 表皮 286
10.2.2 真皮 287
10.2.3 創(chuàng)傷愈合過程 288
10.3 組織工程化皮膚 288
10.3.1 表皮替代物和支持基質(zhì) 289
10.3.2 真皮替代物和支架材料 290
10.3.3 復合人工皮膚 291
10.4 組織工程化皮膚的構建 292
10.4.1 種子細胞 292
10.4.2 支架材料 293
10.4.3 生長因子 294
10.5 組織工程化皮膚的發(fā)展現(xiàn)狀、臨床應用及展望 294
習題與思考題 296
參考文獻 296
第11章 骨組織工程 299
11.1 概述 299
11.2 骨組織的解剖生理學 300
11.3 骨組織工程 302
11.3.1 種子細胞 302
11.3.2 支架材料 302
11.3.3 生長因子 303
11.3.4 組織工程化骨 304
11.3.5 組織工程化軟骨 306
11.4 骨組織工程的臨床應用及展望 312
習題與思考題 313
參考文獻 313
第12章 肌腱和韌帶組織工程 316
12.1 概述 316
12.2 肌腱和韌帶的組織結構 316
12.2.1 肌腱的組織結構 317
12.2.2 韌帶的組織結構 318
12.3 組織工程化肌腱和韌帶的構建 319
12.3.1 種子細胞 319
12.3.2 支架材料 320
12.3.3 組織工程化肌腱的構建 320
12.3.4 組織工程化韌帶的構建 321
12.4 組織工程化肌腱和韌帶的展望 322
習題與思考題 322
參考文獻 322
第13章 其他組織工程化組織 324
13.1 組織工程化心臟瓣膜 324
13.2 組織工程化血管 325
13.3 組織工程化胰腺 326
13.4 周圍神經(jīng)組織工程 327
習題與思考題 328
參考文獻 328
第14章 生物3D打印 330
14.1 生物3D打印原理和種類 330
14.1.1 生物3D打印原理 330
14.1.2 生物3D打印種類 332
14.2 生物3D打印墨水 334
14.2.1 基于支架生物墨水材料 334
14.2.2 無支架生物墨水材料 338
14.3 生物3D打印的組織和器官 340
14.3.1 骨科 341
14.3.2 軟骨組織 341
14.3.3 血管移植物 342
14.3.4 神經(jīng) 344
14.3.5 肝臟 345
14.4 生物3D打印進展與展望 345
習題與思考題 346
參考文獻 346
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