本书是江苏省高等学校重点教材(编号：2021-1-119)。本书共14章。其中，第1～7章主要介绍生物医用材料的特点、要求、结构与性能、评价方法及其在医学中的应用，分别就医用金属材料、医用陶瓷材料、医用高分子材料、生物材料表面改性和纳米生物材料进行详细论述；第8～13章从组织工程三要素介绍开始，重点论述细胞分子生物学、组织工程化皮肤、骨组织工程、肌腱和韧带组织工程及其他组织工程化组织；第14章为生物3D打印，重点介绍生物3D打印墨水及生物打印的组织和器官。本书在系统性、科学性的基础上力求反映相关方面新的研究进展。
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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 组织工程学 5
1.5 生物材料与组织工程学的进展与发展趋势 6
习题与思考题 8
参考文献 8
第2章 生物相容性及生物学评价 10
2.1 人体生理环境 10
2.2 生物相容性 11
2.2.1 组织相容性 11
2.2.2 血液相容性 11
2.3 材料在生物体内的反应 14
2.3.1 膨胀与浸析 15
2.3.2 腐蚀与溶解 15
2.3.3 生物分子与材料表面的反应 17
2.3.4 高分子材料的水解与降解 17
2.4 宿主反应 18
2.4.1 伤口愈合过程 18
2.4.2 免疫反应与补体系统 20
2.4.3 全身反应 20
2.4.4 材料与肿瘤的产生 23
2.4.5 植入感染 25
2.5 植入物的病理学反应 26
2.6 生物材料的生物相容性评价 26
2.6.1 生物学评价项目的选择 27
2.6.2 生物学评价与新材料研究 28
2.6.3 生物学评价试验方法及特点 28
2.7 生物相容性研究及评价展望 28
习题与思考题 29
参考文献 29
第3章 医用金属材料 31
3.1 概述 31
3.2 医用金属材料的特性与要求 31
3.2.1 金属材料的生物相容性 31
3.2.2 金属材料的力学性能 32
3.2.3 金属材料的腐蚀性能 33
3.3 常用医用金属材料 33
3.3.1 不锈钢 33
3.3.2 钴合金 36
3.3.3 钛和钛合金 39
3.3.4 齿科用金属 42
3.3.5 其他金属 45
3.4 医用金属材料的腐蚀 46
3.4.1 腐蚀的机理 46
3.4.2 生理腐蚀 47
3.4.3 常用金属材料的耐蚀性能 48
3.5 医用金属材料的腐蚀磨损 49
3.5.1 常见腐蚀磨损 49
3.5.2 腐蚀与磨损协同作用原理 51
3.5.3 腐蚀磨损试验设备 51
3.5.4 各种医用金属植入物腐蚀磨损研究 53
3.6 医用金属材料的微动磨损 57
3.6.1 微动及微动磨损概念 57
3.6.2 微动磨损机理 58
3.6.3 微动磨损的试验方法 59
3.6.4 纯钛及钛合金植入体的微动磨损 59
3.6.5 不锈钢植入体的微动磨损 60
3.6.6 植入体表面HAP涂层的微动磨损 62
3.6.7 植入体表面DLC涂层的微动磨损 63
3.7 金属与合金表面改性 64
3.7.1 物理化学方法 64
3.7.2 形态学方法 66
3.7.3 生物化学方法 66
3.8 医用金属材料研究进展 67
3.8.1 医用镁及镁合金材料的研究 67
3.8.2 多孔医用金属材料研究 69
3.8.3 常用金属植入材料的发展 73
习题与思考题 74
参考文献 75
第4章 医用陶瓷材料 83
4.1 概述 83
4.2 陶瓷结构与性能的关系 86
4.2.1 陶瓷的结构 86
4.2.2 陶瓷的物理性能 87
4.3 磷酸钙陶瓷 89
4.3.1 磷酸钙陶瓷概述 89
4.3.2 羟基磷灰石 91
4.3.3 磷酸三钙 100
4.4 生物活性玻璃与生物微晶玻璃 105
4.4.1 生物活性玻璃的结构和
特性 105
4.4.2 生物玻璃的活性 106
4.4.3 常见的生物活性玻璃 108
4.4.4 生物玻璃展望 112
4.5 其他生物陶瓷 113
4.5.1 氧化铝生物陶瓷 113
4.5.2 氧化锆生物陶瓷 114
4.6 陶瓷材料的增韧强化 117
4.6.1 增韧机制 117
4.6.2 陶瓷增韧展望 118
4.7 陶瓷基生物医用复合材料 119
4.7.1 生物陶瓷与陶瓷复合材料 119
4.7.2 生物陶瓷与高分子复合材料 122
4.7.3 生物陶瓷复合材料的展望 125
习题与思考题 126
参考文献 126
第5章 医用高分子材料 130
5.1 概述 130
5.2 高分子材料的特性 131
5.2.1 近程结构 132
5.2.2 远程结构 133
5.3 人工器官 134
5.3.1 人工器官分类 135
5.3.2 人工心脏和人工心脏瓣膜 135
5.3.3 人工肺 141
5.3.4 人工肾 143
5.3.5 人工肝 145
5.3.6 人工耳蜗 148
5.3.7 人工皮肤 151
5.4 医用黏合剂 152
5.5 药用高分子材料 154
5.5.1 药用天然高分子材料 155
5.5.2 药用合成高分子材料 158
5.5.3 药用高分子材料研究进展 159
5.6 高分子免疫佐剂 160
5.6.1 免疫概述 160
5.6.2 免疫佐剂 161
5.7 医用诊断高分子 163
5.7.1 疾病诊断的机理 164
5.7.2 应用的高分子材料 165
5.7.3 高分子诊断试剂应用实例 166
5.8 重要的医用高分子材料 167
5.8.1 尼龙 167
5.8.2 聚乙烯 167
5.8.3 超高分子质量聚乙烯 168
5.8.4 聚甲基丙烯酸甲酯 175
5.8.5 橡胶 176
5.8.6 水凝胶 176
5.9 医用高分子材料的发展概况与趋势 182
5.9.1 发展概况 182
5.9.2 发展趋势 185
习题与思考题 186
参考文献 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 聚合物刷的理论研究 191
6.2.2 聚合物刷的主要合成方法 191
6.2.3 聚合物刷的应用 196
6.3 等离子体技术 199
6.3.1 等离子喷涂 199
6.3.2 离子注入表面改性 200
6.3.3 等离子体聚合 201
6.4 离子束技术 202
6.4.1 引入生物活性物质 202
6.4.2 改善表面的亲/疏水性能 203
6.4.3 改善表面电荷分布 204
6.4.4 设计微相分离结构 204
6.4.5 接枝两性离子聚合物/生物大分子 205
6.5 表面修饰 205
6.5.1 生物大分子的覆盖 206
6.5.2 表面制备生物活性涂层 206
6.5.3 材料表面内皮化 207
习题与思考题 211
参考文献 211
第7章 纳米生物材料 215
7.1 概述 215
7.1.1 纳米生物材料的概念和基本效应 215
7.1.2 纳米生物材料的制备方法 217
7.2 高分子纳米生物材料 219
7.2.1 磁共振造影剂中使用的高分子纳米生物材料 219
7.2.2 靶向药物载体中使用的高分子纳米生物材料 223
7.2.3 纳米控释系统中使用的高分子纳米生物材料 227
7.2.4 基因治疗中使用的高分子纳米生物材料 229
7.2.5 免疫分析中使用的高分子纳米生物材料 231
7.3 陶瓷纳米生物材料 235
7.4 纳米生物复合材料 237
7.5 纳米组织工程支架材料 241
7.5.1 纳米纤维组织工程支架 241
7.5.2 纳米复合组织工程支架 245
7.6 纳米生物材料展望 246
习题与思考题 247
参考文献 247
第8章 组织工程学概述 252
8.1 组织工程的提出 252
8.2 组织工程三要素 253
8.2.1 种子细胞 253
8.2.2 组织工程支架 255
8.2.3 生长因子 255
8.3 组织工程研究方法 256
8.4 组织工程相关生物材料 257
8.5 组织工程的研究进展 260
8.5.1 皮肤 260
8.5.2 软骨 262
8.5.3 管状结构 263
8.5.4 整形外科 264
8.6 组织工程的应用及展望 264
习题与思考题 265
参考文献 265
第9章 细胞分子生物学 268
9.1 概述 268
9.2 细胞核 269
9.3 细胞质 271
9.4 细胞成长和死亡 273
9.5 细胞骨架 276
9.6 细胞黏附分子 279
9.7 细胞外基质 280
9.8 组织内细胞 283
习题与思考题 284
参考文献 284
第10章 组织工程化皮肤 285
10.1 概述 285
10.2 皮肤的解剖生理学 286
10.2.1 表皮 286
10.2.2 真皮 287
10.2.3 创伤愈合过程 288
10.3 组织工程化皮肤 288
10.3.1 表皮替代物和支持基质 289
10.3.2 真皮替代物和支架材料 290
10.3.3 复合人工皮肤 291
10.4 组织工程化皮肤的构建 292
10.4.1 种子细胞 292
10.4.2 支架材料 293
10.4.3 生长因子 294
10.5 组织工程化皮肤的发展现状、临床应用及展望 294
习题与思考题 296
参考文献 296
第11章 骨组织工程 299
11.1 概述 299
11.2 骨组织的解剖生理学 300
11.3 骨组织工程 302
11.3.1 种子细胞 302
11.3.2 支架材料 302
11.3.3 生长因子 303
11.3.4 组织工程化骨 304
11.3.5 组织工程化软骨 306
11.4 骨组织工程的临床应用及展望 312
习题与思考题 313
参考文献 313
第12章 肌腱和韧带组织工程 316
12.1 概述 316
12.2 肌腱和韧带的组织结构 316
12.2.1 肌腱的组织结构 317
12.2.2 韧带的组织结构 318
12.3 组织工程化肌腱和韧带的构建 319
12.3.1 种子细胞 319
12.3.2 支架材料 320
12.3.3 组织工程化肌腱的构建 320
12.3.4 组织工程化韧带的构建 321
12.4 组织工程化肌腱和韧带的展望 322
习题与思考题 322
参考文献 322
第13章 其他组织工程化组织 324
13.1 组织工程化心脏瓣膜 324
13.2 组织工程化血管 325
13.3 组织工程化胰腺 326
13.4 周围神经组织工程 327
习题与思考题 328
参考文献 328
第14章 生物3D打印 330
14.1 生物3D打印原理和种类 330
14.1.1 生物3D打印原理 330
14.1.2 生物3D打印种类 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 无支架生物墨水材料 338
14.3 生物3D打印的组织和器官 340
14.3.1 骨科 341
14.3.2 软骨组织 341
14.3.3 血管移植物 342
14.3.4 神经 344
14.3.5 肝脏 345
14.4 生物3D打印进展与展望 345
习题与思考题 346
参考文献 346
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