因疾病、创伤、人口老龄化及自然灾害等原因导致临床上对骨修复、颌面及
口腔修复等硬组织修复材料的需求巨大。纳米技术的发展为组织再生材料的
设计构建提供了新的思路和手段。本书以作者研究团队近年来的研究成果为
基础，较系统地介绍了多级微纳结构组织修复材料的微纳制造新技术及其应用
于硬组织再生修复的研究进展和发展现状，以及纳米颗粒的生物学新效应。其
中，第1～4章重点介绍多级微纳结构硬组织修复材料设计和构建；第5章介绍
生长因子在多级微纳结构材料中的固载与控释；第6章介绍微纳结构材料在体
内非骨环境中构建骨修复体的效果；第7章介绍微纳结构材料在口腔颌面部修
复中的应用；第8～11章着重介绍人工关节和种植牙等金属材料表面微纳涂层
技术及其修复效果；第12章介绍纳米颗粒的抗肿瘤生物效应。
样章试读
目录
- 《纳米科学与技术》丛书序
前言
第1章多级微纳结构生物材料1
1.1引言1
1.2高岭土增强大孔-介孔微纳支架的制备与性能1
1.2.1高岭土增强大孔-介孔微纳支架的制备1
1.2.2高岭土增强大孔-介孔微纳支架的性能2
1.2.3高岭土增强大孔-介孔微纳支架的细胞相容性和成骨活性6
1.3“大孔-微孔-介孔”三级微纳结构硅基支架材料以及高活性BMP-2的固载11
1.3.1大孔-微孔-介孔三级微纳结构硅基支架的制备11
1.3.2大孔-微孔-介孔三级微纳结构硅基支架的性能13
1.3.3大孔-微孔-介孔三级微纳结构硅基支架的细胞相容性及成骨活性16
1.4具有多级结构表界面的高分子基复合支架22
1.4.1表面涂层大孔-介孔复合支架的制备22
1.4.2表面涂层大孔-介孔复合支架的性能研究26
1.4.3表面涂层大孔-介孔复合支架的细胞相容性及成骨活性28
1.5大孔-微孔-介孔三级微纳结构复合支架的制备及其修复兔临界骨缺损的研究30
1.5.1大孔-微孔-介孔三级微纳结构复合支架的制备31
1.5.2大孔-微孔-介孔三级微纳结构复合支架修复兔临界骨缺损研究33
1.6总结与展望41
参考文献42
第2章骨组织材料的微纳制造44
2.1研究背景与问题的提出44
2.2生物材料的微纳米化及实现途径48
2.2.1纳米粉体材料48
2.2.2模板诱导与自组装制备生物材料58
2.2.3生物材料的微球化技术61
2.3骨组织修复支架材料的微纳制造65
2.3.1骨组织修复支架的制造方法65
2.3.2组织工程支架材料的数字化设计和制造73
2.4总结与展望78
参考文献79
第3章纳米骨修复材料的仿生制备85
3.1引言85
3.2有机-无机复合骨修复材料的制备策略87
3.2.1混合成型88
3.2.2共沉积90
3.2.3静电纺丝91
3.2.4凝胶表面沉积92
3.2.5矿化自组装凝胶体92
3.3胶原纳米骨修复材料93
3.3.1胶原骨修复材料的发展94
3.3.2矿化胶原策略95
3.3.3胶原的自组装特性96
3.3.4二维纤维组装结构97
3.3.5三维类细胞外基质100
3.3.6胶原溶液中的矿化行为102
3.4胶原纳米骨修复材料的仿生合成103
3.4.1胶原-羟基磷灰石骨修复材料103
3.4.2多组元胶原纳米骨修复材料105
3.5胶原纳米骨修复材料制品的构建技术110
3.5.1基于合成羟基磷灰石粉体构建骨修复材料制品110
3.5.2基于合成矿化产物构建纳米骨修复材料制品110
3.5.3基于复合凝胶体构建胶原纳米骨修复材料制品112
3.6总结与展望117
参考文献118
第4章介孔生物活性玻璃和骨修复122
4.1生物活性玻璃的发展122
4.1.1熔融法制备生物活性玻璃122
4.1.2溶胶凝胶法制备生物活性玻璃123
4.1.3介孔生物活性玻璃124
4.2介孔生物活性玻璃的制备及性能125
4.2.1EISA法制备介孔生物活性玻璃125
4.2.2两步酸催化法制备介孔生物活性玻璃130
4.2.3不同形貌的介孔生物活性玻璃131
4.2.4多元组分的介孔生物活性玻璃136
4.2.5不同基团功能化的介孔生物活性玻璃138
4.2.6几种特殊的介孔生物活性玻璃139
4.3介孔生物活性玻璃的应用140
4.3.1药物和生长因子的负载140
4.3.2组织工程支架144
4.3.3与其他材料的复合150
4.4总结和展望152
参考文献153
第5章成骨相关生长因子的固载与控制释放157
5.1成骨相关生长因子简介158
5.1.1骨形态发生蛋白-2158
5.1.2血管内皮生长因子160
5.1.3成纤维生长因子160
5.2硅元素掺杂对rhBMP-2成骨活性的影响161
5.2.1含硅磷酸钙骨水泥支架材料的制备161
5.2.2CSPC材料对细胞行为的影响161
5.2.3硅对rhBMP-2结构和活性的影响161
5.2.4CSPC/rhBMP-2支架体内异位诱导成骨研究164
5.3生长因子在零维材料表面的固载与控释167
5.3.1rhBMP-2在纳米氧化硅球表面的固载167
5.3.2rhBMP-2吸附在氧化硅表面的二级结构的研究170
5.3.3吸附在纳米二氧化硅上的rhBMP-2的生物活性171
5.4生长因子在一维纳米表/界面的固载173
5.4.1单壁碳纳米管173
5.4.2生长因子在单壁碳纳米管上的固载173
5.4.3碳纳米管表面BMP-2的微观结构分析175
5.4.4吸附在单壁碳纳米管上的rhBMP-2的生物活性变化177
5.5生长因子在二维材料表面的固载与控释180
5.5.1纳米羟基磷灰石涂层的制备180
5.5.2rhBMP-2在HAP纳米涂层表面的吸附181
5.5.3ALP活性183
5.5.4掺镁纳米HAP涂层185
5.6生长因子在介孔载体中的固载与控释190
5.7地塞米松与rhBMP-2的协同诱导成骨活性的研究194
5.7.1地塞米松和BMP-2协同诱导多能干细胞的成骨分化及其机理195
5.7.2地塞米松和BMP-2协同诱导C2C12细胞成骨分化196
5.7.3ph响应的壳聚糖/MSNs负载Dex和BMP-2 201
5.8其他成骨相关生长因子的控释203
5.8.1血管内皮生长因子的控释203
5.8.2多生长因子缓/控释系统204
5.9总结与展望205
参考文献206
第6章利用三维多孔支架在体内非骨环境构建骨修复体209
6.1体内非骨部位诱导成骨209
6.1.1骨诱导现象的历史衍化210
6.1.2骨诱导性概念210
6.1.3骨发生和骨形成211
6.1.4骨生长因子的作用212
6.1.5三维多孔组织工程支架213
6.1.6骨修复体的体内组织工程培养技术214
6.2具有骨诱导性的生物材料214
6.2.1材料化学因素的作用215
6.2.2支架宏观孔隙结构特征的作用217
6.2.3支架表面微纳米结构特征的影响218
6.3材料骨诱导性机制223
6.3.1异位骨形成的生理介导机制223
6.3.2异位骨形成的激发机制假说224
6.3.3材料诱导成骨的动物模型因素226
6.3.4植入部位与诱导成骨的关系227
6.3.5材料理化特征诱导成骨机制229
6.4体内构建自然骨特征的骨修复体230
6.4.1体内骨组织工程化230
6.4.2血管化的重要性230
6.4.3生物力学特征234
6.4.4骨缺损修复的动物实验及临床研究234
6.5挑战与展望237
6.5.1体内非骨环境构建骨修复体面临的挑战237
6.5.2展望237
参考文献238
第7章口腔颌面部骨组织再生的研究与应用244
7.1概述244
7.2种子细胞244
7.2.1成骨细胞在颌骨组织再生中的应用研究245
7.2.2间充质干细胞在颌骨组织再生中的应用研究246
7.3成骨诱导因子250
7.3.1BMP-2在颌骨再生中的应用研究250
7.3.2PDGF在颌骨再生中的应用研究252
7.3.3NELL-1在颌骨再生中的应用研究254
7.4生物支架材料256
7.4.1材料离子组成在颌骨再生中的应用研究256
7.4.2微纳结构修饰材料在颌骨再生中的应用研究257
7.4.3新型蛋白缓释支架材料在颌骨再生中的应用259
7.5血管化及骨结合研究261
7.5.1血管化261
7.5.2骨结合264
7.6总结与展望270
参考文献270
第8章纳米氧化钛涂层制备及其抗菌和成骨性能调控275
8.1钛-氧二元体系275
8.2纳米氧化钛涂层制备276
8.2.1等离子体喷涂制备纳米氧化钛涂层276
8.2.2水热反应制备氧化钛涂层278
8.3纳米氧化钛涂层性能调控280
8.3.1紫外辐照调控纳米氧化钛涂层抗菌和成骨性能280
8.3.2离子交换调控氧化钛涂层的成骨性能282
8.3.3银注入调控氧化钛涂层抗菌性能284
8.4总结与展望296
参考文献297
第9章仿细胞外基质纳米梯度复合涂层的制备与性能304
9.1引言304
9.1.1金属植入体表面改性研究的进程304
9.1.2细胞外基质的作用306
9.1.3胶原在金属材料表面的嫁接307
9.2胶原/磷酸钙纳米梯度复合涂层电化学制备及其物化性能308
9.2.1电化学沉积(制备)参数影响308
9.2.2复合涂层物化性能315
9.3胶原/磷酸钙纳米梯度复合涂层电化学沉积机理317
9.3.1涂层微纳结构分析317
9.3.2沉积机理319
9.4胶原/磷酸钙纳米梯度复合涂层生物学效应324
9.4.1涂层生物学效应324
9.4.2负载抗菌药物涂层生物学效应330
9.4.3负载BMP涂层生物学效应339
9.5总结和展望347
参考文献348
第10章纳/微米多层镀技术及其在体内植入物中的应用350
10.1引言350
10.2纳米？微米多层镀技术350
10.2.1多层镀薄膜的基本概念350
10.2.2多层镀薄膜的特性352
10.2.3多层膜的强化机制355
10.3纳微米多层镀技术的常用方法356
10.3.1离子束辅助沉积356
10.3.2电子束真空蒸镀359
10.3.3多弧离子镀361
10.3.4磁控溅射364
10.4微纳米镀技术在体内植入物中的应用365
10.4.1镀层技术在封堵器和血管支架中的应用366
10.4.2在人工晶体中的应用367
10.4.3在口腔科中的应用368
10.4.4骨科中的应用370
10.4.5在抑菌中的应用371
10.5总结与展望371
参考文献373
第11章牙种植体表面处理技术及临床应用377
11.1光滑表面与粗糙表面378
11.1.1光滑表面种植体378
11.1.2粗糙表面种植体378
11.1.3种植体表面处理方式379
11.2种植体表面纳米改性380
11.2.1纳米表面几何形貌381
11.2.2纳米化钛种植体表面的生物学性能382
11.2.3抗菌性纳米化钛种植体表面的制备与性能384
11.2.4常用钛种植体表面纳米化方法386
11.3纳米表面种植体的临床应用390
11.3.1SLA表面与SLActive表面390
11.3.2OsseoTite表面与NanoTite表面392
11.4TiO2纳米管表面393
11.4.1TiO2纳米管阵列394
11.4.2体外诱导羟基磷灰石形成的能力396
11.4.3TiO2纳米管表面成骨细胞相容性396
11.4.4TiO2纳米管作为模板的再修饰研究397
11.5总结与展望398
参考文献398
第12章羟基磷灰石纳米颗粒的抗肿瘤生物效应407
12.1羟基磷灰石纳米颗粒的可控制备407
12.1.1溶胶-凝胶法合成球形纳米羟基磷灰石408
12.1.2液相沉淀法合成短棒状纳米羟基磷灰石411
12.1.3微波-超声液相法合成介孔纳米羟基磷灰石412
12.1.4纳米羟基磷灰石的荧光标记415
12.2羟基磷灰石纳米颗粒的抗肿瘤活性及其机理417
12.2.1羟基磷灰石纳米颗粒抗肿瘤活性的粒径效应418
12.2.2羟基磷灰石纳米颗粒对不同类型肿瘤细胞的抑制作用423
12.3其他无机纳米颗粒的抗肿瘤生物效应429
12.3.1二氧化硅纳米颗粒抗肝癌细胞活性及其机理430
12.3.2雄黄纳米颗粒抗肝癌细胞活性及其机理434
12.4总结与展望438
参考文献439
索引443
彩图
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