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本书为“生物材料科学与工程丛书”之一。生物医用高分子材料具有十分广泛的用途和丰富的科学内涵。本书从基础层面介绍高分子以及医用高分子材料的基本概念和主要用途，并且特别结合各章作者的特长总结了医用高分子的多个方面，在介绍国际学术前沿的同时，也适当突出我国学者的相关基础研究。为响应国家从上游基础研究和下游应用的全链条研究开发的号召，本书也适当介绍了面向临床应用的实例和相关医疗器械的生物学评价原则。
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目录
总序
前言
（上）
第1章 医用高分子材料概论 1
1.1 生物材料的定义和分类 1
1.2 医用高分子材料的发展历程 2
1.3 医用高分子材料的基本要求与特色 4
1.4 主要的医用高分子材料类型和用途 4
1.4.1 医用高分子材料类型 4
1.4.2 医用高分子材料的用途简介 7
1.5 医用高分子材料的发展趋势 9
参考文献 11
第2章 高分子基础知识和常见的医用合成高分子 13
2.1 高分子基础知识 13
2.1.1 高分子的定义与历史 13
2.1.2 高分子的结构与命名 14
2.1.3 高分子的基本参数 15
2.1.4 高分子的分类 17
2.1.5 高分子材料的制备方法 17
2.1.6 影响聚合物性能的因素 18
2.2 常见的医用高分子简介 19
2.3 常见的医用合成高分子 20
2.3.1 可降解合成高分子 20
2.3.2 不可降解合成高分子 26
参考文献 30
第3章 天然高分子基生物医用材料 38
3.1 天然的高分子概述 38
3.1.1 主要天然高分子 39
3.1.2 天然高分子材料的生物医学应用前景 42
3.2 天然高分子药物缓释载体材料 44
3.2.1 壳聚糖载体 44
3.2.2 海藻酸载体 46
3.2.3 普鲁兰多糖载体 47
3.2.4 其他天然高分子载体 48
3.3 天然高分子组织工程材料 49
3.3.1 骨组织工程材料 49
3.3.2 皮肤组织工程材料 51
3.3.3 神经组织工程材料 53
3.3.4 其他组织工程材料 55
3.4 天然高分子医用敷料 56
3.4.1 纤维素基敷料 56
3.4.2 甲壳素/壳聚糖敷料 58
3.4.3 海藻酸敷料 60
参考文献 62
第4章 可注射性热致水凝胶 73
4.1 热致水凝胶的含义和特色 74
4.2 PEG-聚酯热致水凝胶 76
4.2.1 可热致凝胶化的PEG-聚酯嵌段共聚物的合成 76
4.2.2 PEG-聚酯热致水凝胶的凝胶性质及其性能的调控 77
4.2.3 热致水凝胶的凝胶化机理 80
4.2.4 热致水凝胶的体内降解与生物相容性 82
4.2.5 热致水凝胶的医学应用 83
4.3 PEG-聚多肽热致水凝胶 98
4.4 聚有机磷腈水凝胶 99
4.5 小结与展望 101
参考文献 102
第5章 高强度医用水凝胶 112
5.1 高强度医用水凝胶定义 113
5.2 高强度医用水凝胶分类 113
5.2.1 化学交联高强度水凝胶 113
5.2.2 物理/化学双交联高强度水凝胶 114
5.2.3 物理交联高强度水凝胶 117
5.3 多功能高强度水凝胶的构建 119
5.3.1 形状记忆水凝胶 119
5.3.2 刺激响应性水凝胶 120
5.3.3 自修复高强度水凝胶 123
5.3.4 导电高强度水凝胶 123
5.3.5 3D打印高强度水凝胶 123
5.4 高强度水凝胶在生物医学领域的应用 124
5.4.1 药物/基因递送载体 124
5.4.2 智能细胞培养支架 125
5.4.3 柔性器件与传感器 125
5.4.4 人工角膜 126
5.4.5 人工软骨替代物 126
5.4.6 骨缺损修复支架 127
5.4.7 人工血管 128
5.4.8 永久动脉瘤栓塞材料 129
参考文献 131
第6章 药用高分子 136
6.1 口服制剂中的高分子 137
6.1.1 普通口服制剂中的高分子 137
6.1.2 口服缓控释制剂中的高分子 140
6.1.3 口服定时定位制剂中的高分子 142
6.2 注射制剂中的高分子 145
6.2.1 高分子药物 146
6.2.2 纳米给药系统 156
6.3 植入给药系统中的高分子 164
6.3.1 非生物降解型植入剂中的高分子 164
6.3.2 生物可降解型植入剂中的高分子 165
6.3.3 可注射植入剂中的高分子 166
6.4 经皮给药制剂中的高分子 167
6.4.1 常规经皮给药制剂中的高分子 167
6.4.2 微针给药系统中的高分子 171
6.5 眼部给药系统中的高分子 175
6.5.1 水凝胶 176
6.5.2 眼部插入剂 178
6.6 黏膜给药制剂中的高分子 180
6.6.1 鼻腔黏膜给药制剂中的高分子 180
6.6.2 阴道黏膜给药制剂中的高分子 182
6.6.3 直肠黏膜给药制剂中的高分子 182
6.7 介入治疗中的高分子 183
6.7.1 血管支架置入术 183
6.7.2 栓塞术 184
6.8 影像制剂中的高分子 187
6.8.1 荧光成像 188
6.8.2 生物发光成像 189
6.8.3 光声成像 190
6.8.4 放射性影像 191
6.9 细胞和免疫治疗用高分子 192
6.9.1 输送载体 192
6.9.2 细胞支架 194
参考文献 196
第7章 基于响应性高分子的探针和诊疗功能材料 204
7.1 响应性高分子概述 205
7.2 响应性高分子荧光探针 206
7.2.1 基于响应性高分子本体性质的温度和pH探针 207
7.2.2 超分子识别型响应性高分子荧光探针 209
7.2.3 化学反应型高分子荧光探针 210
7.3 响应性高分子磁共振造影探针 216
7.3.1 光响应大分子磁共振造影剂 217
7.3.2 生物微环境响应性大分子磁共振造影剂 218
7.3.3 生物微环境响应性高分子诊疗材料 223
7.4 小结与展望 229
参考文献 231
第8章 抗肿瘤纳米药物的设计 239
8.1 抗肿瘤纳米药物的设计原理 240
8.1.1 抗肿瘤纳米药物的研究现状 240
8.1.2 抗肿瘤靶向药物输送过程：CAPIR级联过程与输送瓶颈 240
8.1.3 纳米药物的功能协同：2R2SP需求与3S纳米特性转换 242
8.1.4 实现3S纳米特性转换的方法 244
8.1.5 肿瘤渗透 251
8.2 电荷反转纳米药物的设计 253
8.2.1 电荷反转化学原理 253
8.2.2 纳米药物电荷反转策略实现途径 253
8.3 利用电荷反转实现3S纳米特性转换 256
8.3.1 电荷反转用于调控纳米药物的表面电势 256
8.3.2 电荷反转用于调控纳米药物尺寸 256
8.3.3 电荷反转用于调控纳米药物的稳定性 258
8.4 小结与展望 260
参考文献 262
第9章 RNA干扰药物的高分子递送载体 279
9.1 RNA干扰概述 280
9.2 RNA干扰现象的发现及作用机制 280
9.2.1 RNA干扰现象的发现 280
9.2.2 RNA干扰的作用机制 281
9.3 RNA干扰药物在疾病治疗中的应用及面临的挑战 282
9.3.1 RNA干扰在抗病毒治疗中的研究 282
9.3.2 RNA干扰在肿瘤治疗中的研究 283
9.3.3 已完成及正进行临床试验的RNA干扰药物 284
9.4 RNA干扰药物的高分子递送载体 286
9.4.1 基于环糊精的纳米载体 287
9.4.2 基于壳聚糖的纳米载体 288
9.4.3 基于PEI的纳米载体 288
9.4.4 基于PLGA/PLA的纳米载体 289
9.4.5 基于聚阳离子树枝状大分子的纳米载体 290
9.4.6 高分子材料辅助的脂质体类纳米载体 291
9.5 阳离子脂质辅助的纳米载体 293
9.5.1 基于PEG-PLA/PLGA的阳离子脂质辅助的纳米载体 293
9.5.2 肿瘤酸度响应性CLAN 294
9.5.3 CLAN递送小干扰RNA在肿瘤等疾病治疗中的应用 295
9.5.4 CLAN的临床前研究 296
9.6 小结与展望 297
参考文献 298
第10章 高分子造影剂 303
10.1 核磁共振影像原理与高分子造影剂的构建 304
10.1.1 磁共振T1造影剂及其设计 305
10.1.2 磁共振T2造影剂及其设计 307
10.2 其他生物成像方法的原理与高分子造影剂的构建 312
10.2.1 光学影像原理及造影剂设计 312
10.2.2 光声影像原理及造影剂设计 314
10.2.3 超声影像原理及造影剂设计 317
10.2.4 核医学影像原理及造影剂设计 321
10.2.5 X射线影像原理及造影剂设计 326
10.2.6 多模态造影剂 329
10.3 磁共振造影剂纳米粒子的生物安全性研究 331
参考文献 333
第11章 影像可视化药物和基因输送高分子载体 343
11.1 基于高分子载体的药物和基因输送 344
11.2 影像可视化引导高分子载体输送体系进行更高效的疾病治疗 346
11.2.1 影像可视化可反映高分子传输体系在体内的实时分布与代谢 347
11.2.2 影像可视化实现高分子传输体系的诊疗一体化 347
11.2.3 影像可视化的引入可促进药物的释放与渗透 348
11.3 高分子载体输送体系的影像可视化手段 350
11.3.1 光学成像是最常用的高分子载体输送体系可视化途径 350
11.3.2 磁共振成像对高分子载体的体内输送行为进行实时监测 353
11.3.3 超声成像辅助高分子载体输送体系进行靶点药物释放 356
11.3.4 高分子载体体系其他影像可视化手段的实现 359
11.3.5 多模态成像的引入实现高分子载体输送体系的体内精准定位 363
11.4 影像可视化高分子载体的应用与展望 365
参考文献 365
第12章 自身具有治疗功能的聚合物材料 374
12.1 从载体材料到具有治疗功能的聚合物材料 374
12.2 可抑制免疫反应的阳离子聚合物 375
12.2.1 阳离子聚合物抑制免疫反应的机理 375
12.2.2 采用阳离子聚合物全身治疗的应用 377
12.2.3 采用阳离子聚合物局部治疗的应用 379
12.2.4 阳离子聚合物的生物安全性 381
12.3 具有药理活性的树形大分子 382
12.3.1 抗炎症反应的树形大分子 382
12.3.2 抗肿瘤的树形大分子 385
12.3.3 抗病毒的树形大分子 386
12.4 小结与展望 387
参考文献 387
关键词索引 392
（下）
第13章 组织工程和组织再生高分子多孔支架 395
13.1 组织工程和组织再生材料概述 396
13.1.1 组织工程 396
13.1.2 组织诱导或原位组织再生 399
13.1.3 组织工程与原位再生材料的共性特点 401
13.2 组织工程和组织再生材料的主要类别 403
13.2.1 按照构建的组织分类 403
13.2.2 按照材料的理化特性和来源分类 403
13.2.3 按照支架材料的植入方式分类 406
13.3 相关支架材料的主要制备方法 408
13.3.1 纤维无纺布的黏接 408
13.3.2 静电纺丝技术 408
13.3.3 模压-气体发泡法 409
13.3.4 溶液浇注-模压-粒子浸出法 409
13.3.5 熔融成型-模压-粒子浸出法 410
13.3.6 挤出成型-粒子浸出法 410
13.3.7 模压-冷冻干燥法 411
13.3.8 三维快速成型法 411
13.4 组织工程与再生多孔支架的表征方法 412
13.4.1 孔径及孔径分布 412
13.4.2 孔隙率 413
13.4.3 孔的连通性 415
13.4.4 支架的力学性能 415
13.4.5 支架的生物相容性评价 418
13.5 高分子支架材料的降解调控 419
13.5.1 高分子材料的溶胀 419
13.5.2 本体降解和表面溶蚀 420
13.5.3 聚酯材料的降解机理 421
13.5.4 聚合物多孔支架的降解动力学 422
13.5.5 聚酯支架降解的影响因素 423
13.6 组织工程与再生材料的表面改性 425
13.6.1 浸泡法 425
13.6.2 物理截留法 425
13.6.3 表面涂层法 426
13.6.4 表面接枝法 426
13.6.5 等离子处理法 426
13.7 组织工程与再生面临的问题、发展与未来 427
参考文献 429
第14章 生物3D打印与高分子材料 436
14.1 生物3D打印概述 437
14.1.1 3D打印及其发展历程 437
14.1.2 生物3D打印技术原理 439
14.1.3 生物3D打印分类 439
14.2 生物3D打印高分子材料 442
14.2.1 生物3D打印高分子材料分类 442
14.2.2 生物3D打印高分子材料应用及研究现状 443
14.2.3 生物3D打印设备及打印高分子关键问题 454
14.3 生物3D打印的局限与发展方向 455
参考文献 457
第15章 软骨再生修复高分子材料 463
15.1 关节软骨缺损及其治疗 464
15.1.1 关节软骨的生理功能及结构特点 464
15.1.2 关节软骨的缺损及其临床治疗 465
15.1.3 关节软骨再生修复高分子材料 467
15.2 用于软骨再生修复的天然高分子材料 467
15.2.1 基于蛋白质的软骨再生修复材料 468
15.2.2 基于天然多糖高分子的软骨再生修复材料 474
15.3 合成高分子材料 484
15.3.1 海绵样多孔支架材料 484
15.3.2 纤维支架或具有直线梁的材料 485
15.3.3 水凝胶支架材料 487
15.4 软骨-骨复合缺损的再生修复 489
15.5 展望 492
参考文献 493
第16章 小口径人工血管材料 513
16.1 体外构建组织工程血管 515
16.1.1 利用细胞片层构建组织工程血管 515
16.1.2 利用ECM成分构建组织工程血管 515
16.1.3 利用可降解的高分子聚合物材料构建组织工程血管 516
16.2 聚合物材料人工血管 517
16.2.1 人工血管聚合物材料 517
16.2.2 人工血管结构设计及制备工艺 519
16.3 人工血管的活性修饰 521
16.3.1 抗凝血修饰 521
16.3.2 促血管再生活性修饰 522
16.4 细胞外基质人工血管 526
16.4.1 异种组织来源ECM人工血管 527
16.4.2 动物皮下或腹腔构建ECM人工血管 527
16.4.3 体外生物反应器构建ECM人工血管 528
16.5 人工血管的体内评价研究 529
16.5.1 大鼠和小鼠 529
16.5.2 兔 529
16.5.3 犬 530
16.5.4 猪 530
16.5.5 羊 530
16.5.6 非人灵长类动物 531
16.5.7 实验动物的选择 531
16.6 展望 532
16.6.1 使用干细胞构建人工血管移植物 532
16.6.2 3D打印技术制备组织工程血管 533
参考文献 534
第17章 血液净化吸附材料 541
17.1 血液净化吸附技术及治疗模式 542
17.2 吸附材料及吸附原理 543
17.2.1 吸附材料 543
17.2.2 吸附原理 549
17.3 吸附材料的临床血液净化应用 550
17.3.1 急性药物和毒物中毒 550
17.3.2 尿毒症 552
17.3.3 肝脏疾病 552
17.3.4 内毒素血症 553
17.3.5 自身免疫性疾病 554
17.3.6 其他疾病的治疗 556
17.4 展望 556
参考文献 557
第18章 血液净化用膜材料 559
18.1 血液净化用膜材料的制备与应用概况 560
18.1.1 血液净化用膜材料的发展史和现状 560
18.1.2 血液净化用膜材料的制备方法 561
18.1.3 血液净化用膜材料的种类 562
18.1.4 血液净化用膜材料应用领域 563
18.2 血液净化用膜材料的改性 565
18.2.1 膜材料改性的方法 566
18.2.2 血液净化用膜材料的抗凝血改性研究进展 567
18.2.3 血液净化用膜材料的其他功能化改性 581
18.3 血液净化用膜发展的趋势 590
参考文献 593
第19章 可降解高分子冠脉支架 604
19.1 冠心病与冠脉介入技术概述 604
19.2 经典的金属药物洗脱支架 609
19.3 可降解高分子冠脉支架概述 612
19.3.1 聚乳酸支架 613
19.3.2 酪氨酸聚碳酸酯支架 627
19.3.3 聚酸酐酯支架 629
19.4 可降解高分子支架的结构与性能 630
19.4.1 支架材料与支架相关性能 630
19.4.2 支架结构设计 638
19.4.3 药物及药物涂层设计 641
19.5 可降解冠脉支架展望 642
参考文献 645
第20章 抗菌高分子材料 650
20.1 抗菌高分子材料概述 651
20.2 具有抑菌/杀菌功能的高分子材料 651
20.2.1 抑制细菌黏附的高分子材料 651
20.2.2 杀菌高分子材料 654
20.2.3 抑菌/杀菌双功能高分子材料 656
20.3 抗菌高分子药物载体材料 656
20.3.1 一般释放的高分子抗菌材料 656
20.3.2 具有刺激响应释放功能的抗菌高分子材料 657
参考文献 662
第21章 脱细胞基质材料 665
21.1 脱细胞基质材料概述 666
21.2 组织脱细胞基质材料 668
21.2.1 脱细胞羊膜基质 668
21.2.2 脂肪组织来源的脱细胞基质材料 668
21.2.3 小肠黏膜下层 669
21.2.4 脱细胞真皮基质 669
21.2.5 软骨和骨组织来源的脱细胞基质材料 670
21.2.6 神经组织来源的脱细胞基质材料 671
21.3 细胞来源的脱细胞基质材料 671
21.4 器官脱细胞基质材料 672
21.4.1 心脏脱细胞基质材料 673
21.4.2 肝脱细胞基质材料 674
21.4.3 肺脱细胞基质材料 675
21.4.4 其他器官脱细胞基质材料 675
21.5 脱细胞基质材料的临床转化 676
参考文献 677
第22章 脂肪族聚酯高分子在可吸收医疗器械中的应用 687
22.1 脂肪族聚酯生物降解高分子 688
22.1.1 脂肪族聚酯生物降解高分子的合成方法 688
22.1.2 脂肪族聚酯生物降解高分子的性能 690
22.1.3 几类主要的可吸收医疗器械用脂肪族聚酯生物降解高分子材料 695
22.2 脂肪族聚酯可吸收医疗器械产品 696
22.2.1 可吸收医疗器械产品的应用范围 696
22.2.2 我国可吸收医疗器械产品现状 697
22.3 可吸收医疗器械产品的研发 698
22.3.1 可吸收医疗器械的研发流程 699
22.3.2 几类代表性可吸收医疗器械产品 699
22.4 展望 705
参考文献 706
第23章 面向产业化的医用材料生物学评价 708
23.1 生物医用材料和机体的相互作用 709
23.2 生物医用材料的生物相容性 711
23.3 生物医用材料生物学评价标准 711
23.4 生物学评价试验选择和评价原则 713
23.4.1 生物医用材料生物学评价流程 713
23.4.2 生物医用材料生物学评价分类 715
23.4.3 医疗器械生物学评价基本原则 717
23.5 生物学评价试验中应注意的问题 718
23.6 生物相容性评价试验方法 720
23.6.1 细胞毒性试验 720
23.6.2 刺激试验 720
23.6.3 免疫毒性试验 720
23.6.4 全身毒性试验 722
23.6.5 热原试验 723
23.6.6 植入后局部反应试验 723
23.6.7 遗传毒性和致癌试验 725
23.6.8 生殖发育毒性试验 727
23.6.9 血液相容性试验 727
23.6.10 可降解材料的降解、吸收、代谢试验 727
23.6.11 生物源材料病毒灭活验证 728
23.7 生物学评价进展 729
23.7.1 细胞毒性试验 729
23.7.2 免疫原试验 729
23.7.3 生物材料的分子生物学评价 730
参考文献 732
关键词索引 733
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