生物材料学（第二版） 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

生物材料学是生命科学与材料科学相交叉的边缘学科，已成为国内外研究的热点。《生物材料学（第二版）》全面介绍了生物材料学的基础理论和应用成果，尤其对新兴的组织工程和纳米材料作了详细论述。《生物材料学（第二版）》较为全面、系统地介绍了生物材料的基本物理及化学特性，强调生物材料的性能要求和安全性评价，充分体现了生物材料在医学临床中的作用，并详细论述了新型生物材料研制开发和应用的新动向。

目录

第二版序

**版序

第二版前言

**版前言

第1章 绪论 1

1.1 生物材料的发展现状与展望 1

1.2 生物材料的分类 7

主要参考文献 10

第2章 材料的基础知识 11

2.1 固体结构与性能 11

2.2 机械性质 17

2.3 热学性质 29

2.4 表面与界面 33

主要参考文献 38

第3章 医用金属材料 39

3.1 金属的结构 39

3.2 晶体缺陷 45

3.3 金属的腐蚀 47

3.4 医用金属材料及应用 51

主要参考文献 60

第4章 医用陶瓷材料 61

4.1 陶瓷材料的结构与性能 61

4.2 生物医用陶瓷材料 66

主要参考文献 79

第5章 医用高分子材料 80

5.1 高分子材料的合成 80

5.2 高聚物的结构特点与功能 91

5.3 高聚物的流变行为和机械性能 97

5.4 高聚物的破坏 103

5.5 医用高分子材料及应用 105

主要参考文献 123

第6章 生物材料表面的改性 124

6.1 材料表面接枝改性 124

6.2 等离子体技术 127

6.3 离子束技术的表面改性 131

6.4 电化学沉积技术 132

6.5 生物材料表面的肝素化 133

6.6 微相分离结构 135

6.7 生物材料表面的生物化 135

6.8 材料表面化学活性基团或活性物质的结合 136

主要参考文献 137

第7章 组织工程 138

7.1 组织工程发展与现状 138

7.2 组织工程学 139

7.3 相关技术 151

主要参考文献 152

第8章 纳米生物材料 153

8.1 纳米材料的基本概念 153

8.2 纳米材料的结构和基本效应 154

8.3 纳米材料的性质 159

8.4 纳米材料的制备 160

8.5 纳米生物材料的应用 162

8.6 影响纳米材料毒性的关键因素 165

主要参考文献 167

第9章 生物材料的性能要求和安全性评价 168

9.1 生物材料与生物组织的相互作用关系 168

9.2 生物相容性 170

9.3 生物材料有效性和安全性的生物学评价 179

主要参考文献 190

第10章 生物材料在医学中的应用 191

10.1 人工脏器与组织工程材料 191

10.2 硬组织修复与骨组织工程 204

10.3 血管移植材料与组织工程 210

10.4 眼科的生物材料 211

10.5 齿科生物材料 214

10.6 人工皮肤与组织工程 216

10.7 缝合线和黏合剂 217

10.8 药物控制释放系统 218

主要参考文献 221

第11章 生物组织结构与性能 222

11.1 蛋白质和糖胺聚糖 222

11.2 组织结构与性能 226

主要参考文献 233

暂无相关内容，正在全力查找中

暂无出版社相关信息，正在全力查找中！

第1章 绪论

　　1.1 生物材料的发展现状与展望

　　生物材料是指生物体材料和各种医用，特别是用于诊断、治疗、修复或置换人体受损组织和器官或增进其功能的一类功能性材料。生物材料包括生物体材料（biological material）和生物医用材料（biomedical material），前者一般都是指具体组成某种组织细胞的成分，如纤维蛋白、胶原蛋白、磷脂和糖蛋白等；后者是指与医学诊断、治疗、修复或替换机体组织和器官或增进其功能有关的一类功能性材料，简称生物材料（biomaterial）。生物医用材料研究的*终目的主要是制成人工器官修复或代替人体受损的组织器官，以实现其生理功能，或制成医疗器械应用于医学临床等。

　　生物材料学是生命科学和材料科学相交叉的一门综合性新兴学科。它主要研究生物体材料和生物医用材料的微观结构和宏观机能，同时研究生物医用材料与人体组织相互作用的生物理化特性。生物材料是当代科学技术中涉及学科*为广泛的多交叉学科，涉及材料学、力学、工程学、生物学和医学等诸多相关学科，具体研究内容包括：①研究生物体生理环境、组织结构、器官生物功能及其替代方法；②研究生物医用材料的合成、改性、加工及材料的特殊功能与其结构之间的关系；③研究生物医用材料与生物体（细胞、组织、血液、体液等生物系统）的相互作用，以寻找减少材料毒性作用的对策和方法；④研究生物医用材料的生物学评价方法，生物材料灭菌、消毒的方式及生物医用材料与制品的生产管理和国家管理法规。

　　生物材料的发展经历了漫长的岁月。自从人类诞生，人们就一直不断与各种疾病作斗争，而生物材料则成为人类同疾病作斗争的有效工具和药物。早在远古时期，人类就已用天然材料（主要药物）治疗某些疾病，并用天然材料修复人体的创伤。例如，公元前3500年，古埃及人已利用棉花纤维、马鬃等作为缝合线以缝合伤口；墨西哥印第安人用木片修补受伤的颅骨；公元前2500年，中国、埃及的墓葬中发现有义齿、假耳、假鼻；16世纪开始用黄金板修复颚骨，用金属固定骨折及种植牙齿；19世纪中叶金属板开始作为骨折固定应用于临床；到了20世纪三四十年代，金属医用材料应用已很普遍，不锈钢、钴基合金和金属钛广泛应用于骨、关节、牙等硬组织的修复和置换等。

　　随着科学技术和医学的蓬勃发展，特别是新型高分子材料的研究开发，为生物材料的研究和应用提供了极大的发展空间和机会。1936年，有机玻璃问世之后，很快将其制成义齿、牙科填补材料及人工骨应用于医学临床；1943年，赛璐珞作为人工肾的透析膜应用于临床并获得成功，在很大程度上减轻了患者的痛苦，并挽救了许多患者的生命；随后有机硅聚合物的医学应用，大大促进了生物材料和人工器官的发展；20世纪60年代后期，高分子材料分子设计的提出和应用，使得各种功能高分子材料如雨后春笋般涌现，进一步推动了医用高分子材料的发展，同时也为研制人工器官提供了材料来源。可以说，到目前为止，除了人的大脑和大多数内分泌器官之外，人体中的组织器官都可以用人工器官所替代，发挥其功能。

　　从现代意义上讲，生物材料起源于20世纪40年代，学科形成于20世纪80年代。生物材料学已成为一门新兴的交叉学科。生物材料的研究与发展直接关系到亿万人的身体健康，它已成为保障人类健康的必需材料。生物材料应用于临床不仅挽救了数以千计患者的生命，并显著降低了心血管疾病、癌症、创伤等重大疾病的死亡率，使疾病得以早期诊断和有效治疗，而且对改善人们的健康状况和提高生活质量具有十分重要的意义。

　　从生物材料的发展历史及其特点来看，生物材料的发展基本上可分为三个阶段，即惰性生物材料及其生物化、生物可降解材料和组织工程支架材料。它们分别代表了生物材料发展的不同阶段和各自生物材料的特点和性能。

　　20世纪三四十年代，人们已开始对生物材料进行研究，当时主要注重于对惰性生物材料本身性能的了解和认识。惰性生物材料一般是指在生物环境中能保持结构的相对稳定性，不发生或仅发生微弱化学反应，机械性能和功能特性与组织相匹配的一类生物医用材料。该类材料大多数选用的是技术成熟的工程材料。在医学临床的使用过程中，这一类功能性材料不会产生不良反应，不引起凝血、溶血和血栓形成，无免疫原性，不致畸，不致癌，并能被机体所接受，发挥其替代或置换功能。惰性生物材料在生物医用材料的早期研制和应用中占有重要的地位，一直是研究开发的重点。

　　惰性生物材料主要有医用金属材料、医用非金属材料、医用高分子材料和医用复合材料。医用金属材料主要有不锈钢、钛合金、钴基合金、镍钛合金、银-汞合金等；医用非金属材料主要有氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化硅、氧化镁、氯酸钙等陶瓷材料；医用高分子材料品种繁多，应用*为广泛，有聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、硅橡胶、聚砜纤维、碳纤维等；医用复合材料是由两种或两种以上化学本质不同的材料优化组合而成。复合材料主要是以高聚物、金属和陶瓷作为基体材料，也可将其作为增强相或填料，它们相互搭配和组合可形成大量性质各异的复合材料，如纤维增强聚合物和金属-陶瓷复合材料等。惰性生物材料一般被制成人工器官用于修复或替换人体受损的组织器官，以增进和替代其功能，如人工心脏和瓣膜、人工血管、人工食管、人工骨和人工关节、人工角膜、人工晶状体、隐形眼镜及医疗辅助装置。

　　惰性生物材料研制成人工器官应用于医学临床一段时间之后，发现惰性生物材料与组织或血液（或体液）接触之后，往往会产生界面反应，为了能很好地解决界面反应的问题，改善材料与组织细胞之间的亲和性，提高生物材料的性能，研究者从两个方面着手研究，一方面，对惰性生物材料进行表面改性，使得生物材料表面生物化；另一方面，不断研制开发新型生物材料。

　　惰性生物材料表面的生物化是生物材料表面改性的一种，它可以提高或增强生物材料的某些性能。惰性生物材料表面的生物化是在不破坏基体生物材料性能的基础上，对生物材料表面进行生物化处理。研究思路和方法较多，可以从不同方面对生物材料表面进行改性。例如，生物材料表面的肝素化、引入活性药物（如尿激酶、前列腺素等）或活性基团、表面接枝亲水性基团（—OH、—COOH、NH2等）、接枝生物大分子（如蛋白质、氨基酸、胶原、壳聚糖等）、设计表面微相分离结构等。还可通过物理或化学的方法对生物材料表面进行改性，如表面钝化法、离子注入与离子束辅助沉积法、等离子体技术、表面涂层法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积等。生物材料表面改性的结果仍然保持了生物材料原有的特性，只是对生物材料表面的某些性能加以提高或增强，如生物材料的耐腐蚀性、生物相容性等，以获得较为满意的生物材料。

　　20世纪70年代，研究者发现了生物活性陶瓷，如羟基磷灰石、β-磷酸三钙、珊瑚等。这类材料都具有与人骨组织中无机成分相类似的化学组成和结构，具有良好的生物相容性，与人体组织亲和性好，有较强的抗压强度。另外，生物活性陶瓷又可在体内被降解吸收，并可以诱导成骨细胞的长入，它们在界面上形成化学键结合，植入一段时间之后，可以转化为正常骨组织成分，使材料在使用过程中逐渐降解，实现生物化。这一类生物活性陶瓷材料属于生物可降解材料。另外，有些生物材料在医学临床应用中需要在完成其功能之后逐渐降解，如可吸收缝合线、黏结剂等。为了使生物材料更好地满足医学应用，研究者开始致力于研究开发生物可降解材料。生物可降解材料是指植入生物体的材料，经水解或酶作用而逐渐分解成小分子产物或低分子物（如单体、化合物），这些降解物可参与正常的新陈代谢或能够迅速地被排出体外。生物可降解材料有生物可降解陶瓷（磷酸三钙、珊瑚等）和生物可降解高分子（明胶、壳聚糖、透明质酸、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸共聚物、聚β-羟基丁酯等）。生物可降解材料在医学临床已得到了广泛应用，如骨科、眼科、整形外科等。

　　生物材料研制成人工器官替代和修复机体受损组织和器官，发挥其生理作用，虽然已获得较好的治疗效果，甚至挽救了患者的生命，但在长期的使用过程中发现，生物材料制成的人工器官仍然存在一些问题，如生物材料与组织的亲和性、炎症反应或组织坏死、免疫反应等。另外，某些生物材料短期植入机体效果较好，但远期效果不佳，甚至失败。这些材料之所以能产生这些反应或问题，关键在于这类生物材料的化学结构、物理特性与正常人体组织相差甚远，不可能与自身组织器官相媲美。为了更好地解决这一问题，研究者意识到并提出用自身组织细胞构建修复缺损的组织器官，以达到恢复组织器官的形态和功能的目的，这是较为理想的方法，即在此时机，20世纪80年代末期组织工程应运而生。

　　组织工程（tissueengineering）的概念由著名华人学者冯元祯1984年首次提出，随后1987年由美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）正式提出和确定的。组织工程是应用工程科学与生命科学的基本原理和方法，研究和开发生物替代物，进而修复、维护和促进人体组织功能的一门新兴学科。其核心是构建细胞和生物材料的三维空间复合体，即形成具有生命力的活体组织，用其对受损组织进行形态、结构及功能的重建，并达到永久性替代。组织工程的三大基本要素是种子细胞、支架材料和细胞生长调节因子，它们相互配合，缺一不可，决定着组织工程的成败。

　　组织工程研究的核心内容主要包括：①合适的种子细胞的来源；②可供细胞贴附生长的生物支架或细胞外基质；③用于促进组织再生的生长因子；④组织的相容性等问题。目前组织工程的研究主要集中在人工软骨、骨、肌腱、皮肤和肝脏等组织器官。

　　组织工程支架为种子细胞的增殖和分化、新陈代谢提供了空间场所，还可作为模板引导组织再生和控制组织结构的形成，由此可见，组织工程支架是组织工程的基础，它在构建三维空间复合体中起着非常重要的作用。组织工程的支架材料应具有良好的生物相容性和细胞亲和性，具有一定的机械强度、生物降解吸收速度、特定的三维多孔结构和可塑性，只有这样，才能使细胞在支架中获取营养、进行气体交换和排出代谢产物，满足细胞正常的新陈代谢，构建出新的组织器官。

　　组织工程细胞支架的生物材料主要有天然可降解无机材料、天然可降解高分子材料、合成可降解高分子材料和复合材料。天然可降解无机材料主要有羟基磷灰石、磷酸钙和珊瑚等，它们抗压强度高，与细胞亲和性好，降解产物可形成有利于细胞增殖的微碱性环境，但材料存在降解速度慢、加工困难、形成的支架孔隙率低等缺点。天然可降解高分子材料主要有胶原蛋白、明胶、琼脂、葡聚糖、壳聚糖、透明质酸等，该类材料**的优点是降解产物易于被机体吸收，不易产生炎症反应，但强度和加工性能都较差，降解速度无法调节，因此较难适应细胞构建的使用要求。合成可降解高分子材料有聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）及其共聚物（PLGA）、聚原酸酯、聚氨基酸等，这类材料品种繁多，选择范围广，生物降解速度和强度可调节，具有可塑性，可构建高孔隙率的三维支架，价格便宜，有利于大规模生产等，缺点是合成高分子材料的生物相容性和细胞亲和性一般比天然高分子材料差，易产生炎症反应。

　　以上几类可降解材料在性能和特点上各有利弊，因此作为组织工程支架材料首先要克服现有的一些缺点，通过复合的方法取长补短，目前研究*多的复合材料是聚乳酸-羟基磷灰石（或β-磷酸三钙），该复合材料在强度、生物降解速度、多孔率及加工成型等方面都结合了两类单体材料的优点，使得酸碱中和，减少炎症反应。聚乳酸和羟基磷灰石的降解机制不同，聚乳酸以链段降解，*终形成乳酸单体，而羟基磷灰石则是以溶蚀式降解，产物易被机体吸收，由于乳酸单体的存在会对机体产生不良影响，因此这类复合材料并不是*为理想的组织支架材料。研究表明，天然可降解高分子材料仍然是组织工程支架较有发展前途的一类生物材料，但还有待于进一步研究开发。

　　随着纳米科学技术的不断发展，纳米科技已经渗透到生物医学领域，并取得了很大的进展，为生物医学研究提供了创新机遇和市场前景。纳米技术是指通过特定的技术设计，在纳米尺度范围内，操纵原子、分子或原子团、分子团，使它们重新的排列组合，产生某种特殊结构并表现特异功能的新

在线阅读地址：生物材料学（第二版）在线阅读

在线听书地址：生物材料学（第二版）在线收听

在线购买地址：生物材料学（第二版）在线购买

暂无原文赏析，正在全力查找中！

编辑推荐

生物材料

媒体评论

评论

前言

序言

书籍介绍

《生物材料学（第2版）》全面介绍了生物材料学的基础理论和应用成果，尤其对新兴的组织工程和纳米材料作了详细论述。全书较为全面、系统地介绍了生物材料的基本物理及化学特性，强调生物材料的性能要求和安全性评价，充分体现了生物材料在医学临床中的作用，并详细论述了新型生物材料研制开发和应用的新动向。

《生物材料学（第2版）》适合作为生物医学工程专业的教材，还可供生命科学相关专业及临床医学、材料科学等专业参考使用。