本书为“生物材料科学与工程丛书”之一。现代仿生学原理是生物医用材料设计的重要方向和原则，可以为改善材料物理支撑性能、生物相容性和原位再生功能提供重要启示。本书将结合仿生生物材料的研究进展，在介绍仿生生物材料设计的基本原则和通用规律基础上，介绍包括层层组装方式、细胞膜仿生组装和多只度仿生构筑等多种仿生构筑方式，并分步论述其在软、硬再生修复材料和新型纳米载体中的设计原理、方法和应用。
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总序
前言
第1章 生物医用仿生材料概述 1
1.1 生物医用材料的应用和挑战 1
1.2 天然组织对生物医用材料设计的仿生学启示 2
1.3 仿生学和材料仿生的基本原理 5
1.4 仿生生物材料的种类及特点 6
1.5 生物医用材料的仿生制备和构建方法 7
1.5.1 生物医用材料的自组装 7
1.5.2 3D打印 9
参考文献 11
第2章 天然硬组织的分级结构 13
2.1 骨的组成和分级结构 13
2.1.1 骨的物质组成 13
2.1.2 骨的分级结构 19
2.2 骨矿化的机理和过程 21
2.2.1 骨矿化的界面控制 23
2.2.2 骨矿化的有机分子调控过程 24
2.2.3 骨矿化的晶体生产过程 25
2.3 牙釉质的物质组成和分级结构 26
2.3.1 牙釉质的物质组成 26
2.3.2 牙釉质的分级结构 27
2.3.3 牙釉质的矿化机理和过程 30
2.4 其他典型生物矿物的分级结构 33
2.4.1 贝壳 33
2.4.2 鱼耳石 34
2.4.3 蛋壳 34
2.4.4 棘皮动物 34
2.4.5 病理结石 35
参考文献 35
第3章 硬组织仿生材料 41
3.1 骨填充和替代材料 41
3.1.1 生物陶瓷类骨材料 41
3.1.2 磷酸钙骨水泥、硫酸钙骨水泥 42
3.1.3 生物玻璃 43
3.1.4 不可降解聚合物材料 43
3.1.5 可降解聚合物材料 44
3.1.6 医用复合材料 45
3.2 仿生矿化胶原骨修复材料 45
3.2.1 仿生矿化胶原骨修复材料的制备 45
3.2.2 仿生矿化胶原骨修复材料的表征 46
3.2.3 仿生矿化胶原骨修复材料引导骨再生修复的动物实验评价 50
3.2.4 仿生矿化胶原骨修复材料产品及其临床应用 61
3.3 骨组织工程 77
3.3.1 实验目的和方法 78
3.3.2 实验结果 79
3.3.3 讨论 82
3.3.4 结论 83
3.4 生物牙根 83
3.4.1 生物牙根的仿生构建 83
3.4.2 生物牙根的细胞实验和小动物实验研究 84
3.4.3 生物牙根的大动物牙根再生实验评价 85
参考文献 86
第4章 软组织仿生材料 96
4.1 软组织和软组织再生材料概述 96
4.2 软组织再生微环境的构筑 98
4.3 软组织细胞外基质仿生材料的构筑方法 100
4.3.1 静电纺丝 100
4.3.2 水凝胶 105
4.3.3 3D打印和细胞打印技术 112
4.4 具有动态智能特点的软组织仿生材料 116
4.4.1 对化学刺激产生响应的材料 117
4.4.2 对外界信号产生响应的先进材料 121
4.4.3 生物分子响应材料 123
4.5 生物杂化界面的先进制造 124
4.5.1 材料的图案化 124
4.5.2 用于下一代生物器械制造的3D和4D打印技术 129
4.6 下一代仿生生物医学设备 135
4.6.1 细胞和组织作为下一代生物制动器 136
4.6.2 骨骼肌生物设备 137
4.6.3 心肌生物设备 139
4.6.4 软组织仿生机器人 139
4.7 软组织工程实例 141
4.7.1 神经修复 141
4.7.2 肌肉修复 143
4.7.3 肌腱和韧带修复 143
4.7.4 软骨修复 145
参考文献 146
第5章 界面仿生材料 154
5.1 界面硬度和界面拓扑结构 154
5.1.1 细胞外基质硬度及其材料界面硬度的仿生设计 154
5.1.2 细胞外基质拓扑结构及其材料界面微纳结构的仿生设计 156
5.2 从细胞膜仿生到两性离子界面 157
5.2.1 细胞膜结构及磷酸胆碱仿生生物材料 157
5.2.2 两性离子聚合物仿生生物界面 158
5.2.3 混合电荷仿生生物界面 160
5.3 层层组装从细胞外基质仿生到界面涂层技术 161
5.3.1 细胞外基质基底膜结构与功能 161
5.3.2 层层组装构造细胞外基质仿生界面 163
5.3.3 聚电解质仿生界面：从层层组装表面技术到可工业实现的涂层技术 166
5.4 基于多酚类的仿生界面 167
5.4.1 基于聚多巴胺的仿生界面 169
5.4.2 基于其他多酚类的仿生界面（以单宁酸为代表） 186
参考文献 193
第6章 用于肿瘤基因治疗的仿病毒基因载体 206
6.1 引言 206
6.2 非病毒基因载体的种类 207
6.2.1 脂质体载体 208
6.2.2 阳离子聚合物载体 209
6.2.3 纳米粒子载体 211
6.3 非病毒基因传递体系的传递途径 214
6.3.1 在血液中循环 214
6.3.2 在肿瘤部位蓄积及向肿瘤组织深处渗透 215
6.3.3 肿瘤细胞内吞 215
6.3.4 逃离溶酶体 217
6.3.5 释放基因并实现表达 217
6.4 病毒仿生的非病毒基因载体 218
6.4.1 对结构仿生的非病毒基因载体 218
6.4.2 对病毒形貌仿生的非病毒基因载体 219
6.4.3 对病毒传递过程仿生的非病毒基因载体 222
6.5 总结 229
参考文献 230
关键词索引 238
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