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第1章 绪论1

1.1 生物材料发展背景1

1.2 生物材料的分类2

1.3 生物材料的使用性能2

1.4 生物材料与组织工程学6

参考文献6

第2章 生物相容性及生物学评价8

2.1 人体生理环境8

2.2 生物相容性概念和原理8

2.3 生物相容性分类9

2.3.1 组织相容性9

2.3.2 血液相容性9

2.4 材料在生物体内的反应12

2.4.1 膨胀与浸析13

2.4.2 腐蚀与溶解13

2.4.3 生物分子与材料表面的反应15

2.4.4 高分子材料的水解与降解16

2.5 宿主反应16

2.5.1 伤口愈合过程16

2.5.2 免疫反应与补体系统18

2.5.3 全身反应19

2.5.4 材料与肿瘤的产生21

2.5.5 植入感染24

2.6 植入物的病理学反应24

2.7 生物材料的生物相容性评价25

2.7.1 生物学评价项目的选择25

2.7.2 生物学评价与新材料研究26

2.7.3 生物学评价试验方法及特点27

2.8 生物相容性研究及评价展望27

参考文献28

第3章 医用金属材料29

3.1 概述29

3.2 医用金属材料的特性与要求29

3.2.1 金属材料的生物相容性29

3.2.2 金属材料的机械性能30

3.2.3 金属材料的腐蚀性能31

3.3 常用医用金属材料31

3.3.1 不锈钢31

3.3.2 钴基合金34

3.3.3 钛和钛合金37

3.3.4 齿科用金属40

3.3.5 其他金属43

3.4 医用金属材料的腐蚀44

3.4.1 腐蚀的机理45

3.4.2 生理腐蚀46

3.4.3 常用金属材料的耐腐蚀性能47

3.5 金属与合金表面涂层处理48

3.5.1 物理化学方法48

3.5.2 形态学方法51

3.5.3 生物化学方法51

3.6 医用金属材料研究进展51

3.6.1 医用镁及镁合金材料的研究51

3.6.2 多孔医用金属材料研究53

3.6.3 常用金属植入材料的发展55

3.7 结语57

参考文献57

第4章 医用陶瓷材料60

4.1 概述60

4.2 陶瓷结构与性能的关系62

4.2.1 陶瓷的结构62

4.2.2 陶瓷的物理性能64

4.3 磷酸钙陶瓷66

4.3.1 概述66

4.3.2 羟基磷灰石68

4.3.3 磷酸三钙78

4.4 生物活性玻璃与生物微晶玻璃82

4.4.1 生物活性玻璃的结构和特性83

4.4.2 生物玻璃的活性84

4.4.3 常见的生物活性玻璃85

4.4.4 展望90

4.5 其他生物陶瓷91

4.5.1 氧化铝生物陶瓷91

4.5.2 氧化锆生物陶瓷93

4.6 陶瓷材料的增韧强化95

4.6.1 增韧机制95

4.6.2 展望97

4.7 陶瓷基生物医用复合材料98

4.7.1 概述98

4.7.2 生物陶瓷与陶瓷复合材料98

4.7.3 生物陶瓷与高分子复合材料101

4.7.4 生物陶瓷复合材料的展望105

参考文献105

第5章 医用高分子材料109

5.1 生物医用高分子材料概述109

5.1.1 植入材料必须满足的条件109

5.1.2 高分子材料的生物相容性109

5.1.3 高分子材料的组织相容性110

5.2 高分子材料的特性110

5.2.1 近程结构110

5.2.2 远程结构112

5.3 人工器官113

5.3.1 分类114

5.3.2 具体介绍115

5.4 医用黏合剂118

5.5 药用高分子材料120

5.5.1 概述120

5.5.2 药用高分子材料分类120

5.6 高分子免疫佐剂121

5.6.1 免疫121

5.6.2 免疫佐剂122

5.7 医用诊断高分子125

5.7.1 疾病诊断的机理126

5.7.2 应用的高分子材料126

5.7.3 高分子诊断试剂应用实例127

5.8 几种重要的医用高分子材料128

5.8.1 尼龙128

5.8.2 聚乙烯129

5.8.3 超高分子量聚乙烯129

5.8.4 聚甲基丙烯酸甲酯136

5.8.5 橡胶137

5.8.6 水凝胶137

5.9 生物医用高分子材料的发展概况与趋势138

5.9.1 概述138

5.9.2 发展概况139

5.9.3 发展趋势142

参考文献143

第6章 生物材料表面改性145

6.1 材料表面接枝聚合物刷改性145

6.1.1 聚合物刷的理论研究146

6.1.2 聚合物刷的主要合成方法146

6.1.3 聚合物刷的应用151

6.2 等离子体技术154

6.2.1 等离子喷涂法155

6.2.2 离子注入表面改性155

6.2.3 等离子聚合156

6.3 离子束技术的表面改性157

6.4 电化学沉积技术159

6.5 材料表面肝素化161

6.5.1 离子键合法162

6.5.2 共价键合法163

6.6 微相分离结构的形成164

6.7 材料表面生物化165

6.7.1 吸附165

6.7.2 键结合165

6.7.3 复合涂层165

6.8 材料表面化学活性基团或活性物质的结合166

6.9 表面修饰166

参考文献167

第7章 纳米生物材料170

7.1 纳米生物材料概述170

7.1.1 纳米生物材料的概念和基本效应170

7.1.2 纳米生物材料的制备方法172

7.2 高分子纳米生物材料175

7.2.1 靶向药物载体中使用的高分子纳米生物材料175

7.2.2 纳米控释系统中使用的高分子纳米生物材料179

7.2.3 基因治疗中使用的高分子纳米生物材料181

7.2.4 免疫分析中使用的高分子纳米生物材料183

7.3 陶瓷纳米生物材料187

7.3.1 纳米羟基磷灰石生物陶瓷材料187

7.3.2 纳米TiO2颗粒及其应用191

7.3.3 纳米氧化硅微粒在细胞分离中的应用194

7.4 纳米生物复合材料197

7.4.1 纳米羟基磷灰石生物复合材料197

7.4.2 基于碳纳米管的纳米生物材料200

7.4.3 磁性纳米生物复合材料204

7.5 纳米组织工程支架材料207

7.5.1 纳米纤维组织工程支架208

7.5.2 纳米复合组织工程支架212

7.6 展望213

参考文献214

第8章 组织工程学概述219

8.1 组织工程的提出219

8.2 组织工程三要素220

8.2.1 种子细胞221

8.2.2 组织工程支架222

8.2.3 生长因子223

8.3 组织工程研究方法223

8.4 组织工程相关生物材料224

8.5 组织工程的应用及展望227

参考文献228

第9章 细胞分子生物学230

9.1 引言230

9.2 细胞核231

9.2.1 基因表达控制231

9.2.2 转录因子232

9.2.3 其他基因活度控制233

9.3 细胞质233

9.4 细胞成长和死亡236

9.5 细胞骨架239

9.6 细胞黏附分子242

9.7 细胞外基质242

9.7.1 胶原243

9.7.2 纤粘连蛋白244

9.7.3 层粘连蛋白245

9.7.4 氨基聚糖与蛋白聚糖245

9.7.5 弹性蛋白246

9.8 组织内细胞246

参考文献247

第10章 组织工程化皮肤249

10.1 引言249

10.2 皮肤的解剖生理学249

10.2.1 表皮250

10.2.2 真皮251

10.2.3 创伤愈合过程252

10.3 组织工程皮肤253

10.3.1 表皮替代物和支持基质253

10.3.2 真皮替代物和支架材料254

10.3.3 复合人工皮肤255

10.4 组织工程皮肤的临床应用256

10.5 展望257

参考文献257

第11章 骨组织工程259

11.1 引言259

11.2 骨组织的解剖生理学259

11.3 骨组织工程261

11.3.1 种子细胞262

11.3.2 细胞种植基质262

11.3.3 生长因子263

11.3.4 组织工程化骨264

11.3.5 组织工程化软骨265

11.4 骨组织工程的临床应用266

11.5 展望266

参考文献267

第12章 肌腱和韧带组织工程268

12.1 引言268

12.2 肌腱和韧带的解剖生理学结构268

12.2.1 肌腱的组织结构268

12.2.2 韧带的组织结构270

12.3 组织工程化肌腱和韧带的构建271

12.3.1 种子细胞271

12.3.2 支架材料272

12.3.3 组织工程化肌腱的构建272

12.3.4 组织工程化韧带的构建273

12.4 组织工程化肌腱和韧带的展望274

参考文献274

第13章 其他组织工程化组织276

13.1 组织工程化心脏瓣膜276

13.2 组织工程化血管277

13.3 组织工程化胰腺278

13.4 周围神经组织工程279

参考文献280