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1 绪论1

1.1 引言1

1.1.1 先进生物材料的概念1

1.1.2 先进生物材料的类型1

1.1.3 先进生物材料关注的研究内容2

1.1.4 生物材料的先进性要求3

1.2 先进生物材料简介5

1.2.1 天然生物材料6

1.2.2 液品态生物材料9

1.2.3 纳米生物材料10

1.2.4 药用高分子材料10

1.2.5 智能高分子材料11

1.2.6 杂化及组织工程材料11

1.3 生物材料的先进制备方法12

1.3.1 生物材料的功能化设计12

1.3.2 可降解材料的降解速率凋控13

1.3.3 生物材料制品的先进制备方法14

1.4 生物材料的发展趋势16

1.4.1 生物材料的过去16

1.4.2 生物材料的现在17

1.4.3 生物材料的将来19

2 生物相容性及其评价23

2.1 引言23

2.2 生物体与生物材料相互作用24

2.2.1 生物学环境24

2.2.2 材料与生物体内的相互作用26

2.3 组织与细胞相容性28

2.3.1 引言28

2.3.2 组织反应28

2.3.3 细胞相容性的评价方法30

2.3.4 其他组织相容性的评价方法31

2.3.5 展望32

2.4 血液相容性32

2.4.1 血液相容性相关的血液组分32

2.4.2 生物材料的表面结构与抗凝血之间的关系33

2.5 表面对生物相容性的影响35

2.5.1 生物材料的表面修饰与表征技术35

2.5.2 表面化学对蛋白吸附的影响37

2.5.3 表面官能团对细胞的影响37

2.5.4 表面官能团对组织表达的影响38

2.5.5 仿生化表面设计在组织工程中的应用38

2.5.6 通过表面功能化来改善药物释放40

2.6 生物材料的异体反应40

2.6.1 简介40

2.6.2 巨噬细胞42

2.6.3 异体巨大细胞44

2.6.4 巨噬细胞／巨细胞对生物材料的反应45

3 生物高分子材料50

3.1 引言50

3.2 抗凝血材料的设计与合成50

3.2.1 引言50

3.2.2 生物惰性表面的设计与合成51

3.2.3 生物活性表面材料的设计与合成54

3.2.4 抗凝血材料的仿生设计与合成57

3.3 智能材料的设计与合成61

3.3.1 温度敏感材料62

3.3.2 pH敏感材料64

3.3.3 光敏感材料65

3.3.4 电场、磁场响应性智能材料67

3.3.5 复合敏感性材料67

3.3.6 生物降解形状记忆材料68

3.4 特殊结构材料的设计与合成77

3.4.1 星型分子的设计与合成78

3.4.2 树枝状分子的设计与合成82

3.4.3 超支化分子的设计与合成84

3.4.4 其他特殊结构材料的设计与合成85

3.5 生物材料的绿色合成87

3.5.1 微波合成法88

3.5.2 超临界二氧化碳合成法91

4 生物无机非金属材料的先进设计与合成98

4.1 羟基磷灰石的设计与合成98

4.1.1 羟基磷灰石的起源和发展98

4.1.2 羟基磷灰石的组成和结构98

4.1.3 羟基磷灰石合成的基本原理103

4.1.4 羟基磷灰石形貌控制合成105

4.1.5 掺杂（取代）羟基磷灰石形的设计和合成113

4.2 生物玻璃的设计和合成118

4.2.1 生物玻璃的发展历史118

4.2.2 生物玻璃的组成和性能118

4.2.3 生物玻璃的合成与制备120

5 生物材料的表面修饰133

5.1 引言133

5.1.1 生物材料表面修饰的基本要求133

5.1.2 生物材料常见修饰方法133

5.1.3 材料表面修饰的必要性134

5.2 生物材料表面的生物响应134

5.2.1 生物材料表面的生物学环境134

5.2.2 材料表面的生物学响应135

5.2.3 材料表面与细胞的相互作用137

5.3 物理修饰方法139

5.3.1 分子自组装表面修饰139

5.3.2 离子注入技术表面修饰141

5.3.3 表面拓扑结构修饰142

5.3.4 表面物理截留法143

5.3.5 表面涂覆改性144

5.4 化学修饰方法145

5.4.1 化学修饰的特点145

5.4.2 低温等离子体改性146

5.4.3 光化学偶联改性148

5.4.4 辐射接枝技术149

5.4.5 原子转移自由基聚合技术149

5.5 生物活性修饰方法151

5.5.1 蛋白质表面修饰151

5.5.2 多肽类物质的表面修饰153

5.5.3 酶和细胞生长因子的表面修饰154

5.5.4 表面仿生矿化154

5.5.5 抗菌表面修饰156

5.6 常见临床材料的表面改性方法157

5.6.1 介入导管的表面改性157

5.6.2 植入关节假体的表面修饰159

5.6.3 血管支架的表面修饰160

5.7 生物材料表面修饰发展趋势161

5.7.1 生物材料表面的生物仿生化161

5.7.2 生物材料表面的智能化162

6 液晶态生物材料168

6.1 生命体系中的液晶168

6.1.1 生命中的液晶现象168

6.1.2 生命中的液晶功能170

6.1.3 生命中的液晶物质172

6.2 天然生物液晶材料及其性能174

6.2.1 甲壳素及其衍生物液晶174

6.2.2 胶原液晶175

6.2.3 磷脂类液晶178

6.3 液晶态生物材料的结构与功能179

6.3.1 液晶态高分子的基本结构和性能179

6.3.2 液晶态高分子的结构表征方法180

6.3.3 液品态材料的仿生功能184

6.4 液晶态生物材料的设计与构建187

6.4.1 自组装液晶生物材料的构建187

6.4.2 生物可降解液晶的合成192

6.4.3 聚合物／液晶复合膜的设计与制备195

6.5 液晶态生物材料在医学领域中的应用201

6.5.1 医用传感器202

6.5.2 组织工程及组织修复材料204

6.5.3 细胞模型和药物释放载体材料206

6.5.4 其他应用208

7 凝胶态生物材料213

7.1 引言213

7.2 凝胶简介213

7.2.1 凝胶的定义213

7.2.2 凝胶的分类214

7.2.3 凝胶点及其测定214

7.2.4 水凝胶的溶胀行为与溶质运移216

7.3 天然水凝胶219

7.3.1 海藻酸凝胶219

7.3.2 壳聚糖222

7.3.3 透明质酸225

7.3.4 明胶227

7.3.5 肝素228

7.3.6 纤维蛋白水凝胶230

7.4 合成水凝胶231

7.4.1 自组装多肽水凝胶231

7.4.2 聚乙二醇（PEG）及其嵌段共聚物水凝胶233

7.5 功能化水凝胶235

7.5.1 高力学性能水凝胶235

7.5.2 微凝胶238

7.5.3 自愈合水凝胶240

7.5.4 分子印迹水凝胶243

7.6 凝胶态的应用244

7.6.1 组织工程支架材料244

7.6.2 阻隔膜245

7.6.3 细胞微载体245

7.6.4 药物载体246

7.7 展望247

8 生物复合材料260

8.1 引言260

8.2 复合材料的结构与性能262

8.2.1 基体262

8.2.2 增强体263

8.2.3 界面264

8.2.4 复合材料加工264

8.2.5 物理性能265

8.2.6 生物学反应267

8.3 复合材料在生物医学中的应用267

8.3.1 整形外科267

8.3.2 牙科268

8.3.3 外科修复与矫正269

8.3.4 软组织工程269

8.4 人体组织的复合结构特点270

8.4.1 骨组织270

8.4.2 软骨组织273

8.4.3 肌腱和韧带275

8.4.4 组织再生与组织修复应用277

8.5 生物复合材料的设计和制造278

8.5.1 生物复合材料简介278

8.5.2 生物复合材料的制备技术279

8.5.3 工艺参数对生物复合材料的性能影响282

8.5.4 生物复合材料在医用中的设计283

8.6 生物复合材料在硬组织中的应用285

8.6.1 引言285

8.6.2 颌面的应用285

8.6.3 耳的应用286

8.6.4 牙齿的应用287

8.6.5 中轴骨的应用287

8.6.6 复合材料在硬组织应用中的优缺点290

8.6.7 未来的发展趋势290

8.7 生物复合材料在软组织中的应用290

8.7.1 外伤敷料291

8.7.2 皮肤移植291

8.7.3 屏障复合补片292

8.7.4 心血管材料294

8.7.5 尿道修复294

8.7.6 软骨295

8.7.7 末梢神经295

9 纳米生物材料303

9.1 引言303

9.2 纳米生物材料的分类和基本性能304

9.2.1 纳米生物材料的种类304

9.2.2 纳米生物材料的基本性能310

9.3 纳米生物材料的制备方法322

9.3.1 高分子基生物材料纳米粒子的制备323

9.3.2 高分子基生物材料纳米纤维的制备326

9.3.3 生物材料的表面纳米功能化329

9.4 纳米生物材料的生物学评价技术333

9.4.1 纳米粒子体外细胞相容性评价方法333

9.4.2 纳米粒子体外血液相容性评价方法335

9.4.3 纳米粒子体内生物安全性评价技术336

9.5 纳米生物材料的应用及发展趋势338

9.5.1 纳米生物材料用于医用植入和介人材料338

9.5.2 纳米生物材料用于组织工程和再生医学材料339

9.5.3 纳米生物材料用于药物／基因传输系统340

9.5.4 纳米生物材料用于生物医用检测和诊断343

9.5.5 展望344

10 生物材料制品与应用349

10.1 引言349

10.2 生物材料加工工艺350

10.2.1 生物材料加工的特殊性350

10.2.2 生物材料加工的基本要求350

10.2.3 生物材料制品加工工艺351

10.3 医疗器械353

10.3.1 医疗器械分类与管理353

10.3.2 一次性医疗器械354

10.3.3 医用敷料355

10.3.4 粘合剂356

10.3.5 止血材料357

10.3.6 介入式医疗器械358

10.3.7 植入式医疗器械364

10.4 人工器官368

10.4.1 简介368

10.4.2 人工器官材料368

10.4.3 心血管系统的人工器官368

10.4.4 呼吸、消化系统人工器官370

10.4.5 泌尿系统人工器官372

10.4.6 其他人工器官373

10.5 组织工程支架材料374

10.5.1 基本概念374

10.5.2 支架材料的基本功能与要求374

10.5.3 主要的组织工程支架材料375

10.5.4 组织工程支架的制备方法375

10.6 药用材料382

10.6.1 简介382

10.6.2 药用材料的类型383

10.6.3 微球给药系统385

10.6.4 植入式给药系统386

10.6.5 胶束给药系统387

10.6.6 水凝胶给药系统388

10.6.7 纤维载药系统389

10.7 抗菌材料391

10.7.1 抗菌材料简介391

10.7.2 抗菌材料的类型391

10.7.3 壳聚糖抗菌机制与应用392

10.7.4 纳米抗菌材料393

10.8 先进生物材料的应用新进展393

后记401