Biomaterials Science and Biocompatibility pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Frederick H. Silver

出品人:

页数:342

译者:

出版时间:1999-10-14

价格:USD 125.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387987118

丛书系列:

图书标签:

• Biomaterials
• Biocompatibility
• Tissue Engineering
• Materials Science
• Medical Devices
• Biomedical Engineering
• Surface Science
• Polymer Science
• Nanomaterials
• Implants

《生物材料科学与生物相容性》 引言 在现代医学和生命科学领域，生物材料扮演着至关重要的角色。从植入人体的医疗器械到组织工程的支架，再到药物递送系统，生物材料的应用范围日益广泛，深刻地影响着人类的健康和生活质量。而评估这些材料能否安全有效地与人体组织和体液互动，即“生物相容性”，则是开发和应用生物材料的基石。《生物材料科学与生物相容性》一书，正是为了系统地梳理和深入探讨这一核心领域而编写。它不仅为生物材料的设计、开发和应用提供了坚实的理论基础，更提供了评估和优化材料生物相容性的全面指导。 本书的宗旨在于，通过深入浅出的方式，将复杂的生物材料科学理论与严谨的生物相容性评价方法相结合，帮助读者建立起对生物材料从分子结构到宏观性能，再到体内反应的全面理解。读者将能够认识到，一种成功的生物材料不仅仅需要具备优异的物理化学性质，更需要能够与生物体建立一种和谐、可持续的互动关系，最大限度地减少不良反应，促进组织再生和功能恢复。 第一部分：生物材料的基础科学 本部分将为读者奠定扎实的生物材料科学基础，从材料的组成、结构、性能到其在生物环境中的行为。 第一章：生物材料的定义、分类与历史沿革 定义与内涵： 什么是生物材料？本书将明确生物材料的定义，强调其“生物”和“材料”的双重属性，即能够与生物系统进行相互作用的材料。 分类体系： 深入探讨生物材料的多种分类方法，包括按来源（天然、合成）、按应用领域（骨科、心血管、眼科、皮肤科等）、按性能（惰性、可吸收、生物活性）等，使读者能够清晰地认识生物材料的多样性。 发展历程： 回顾生物材料从早期简单的金属和陶瓷到复杂的高分子和复合材料的演变历程，以及推动这一领域发展的关键技术突破和里程碑事件，展现生物材料科学的动态发展。 第二章：生物材料的物理化学性质 力学性能： 详细介绍拉伸强度、压缩强度、弹性模量、断裂韧性等力学参数，以及它们对植入物长期稳定性和功能的影响。 表面特性： 探讨表面能、表面粗糙度、表面化学组成等对细胞黏附、增殖和分化的关键作用，强调表面工程在生物材料设计中的重要性。 降解性能： 分析不同降解机理（水解、酶促降解、氧化还原等），以及降解速率、降解产物对生物体的影响，包括可吸收材料的设计原则。 热力学与动力学： 阐述材料在生物环境中的相变、扩散、溶解等过程，为理解材料与生物体的相互作用提供理论依据。 电学与磁学性质： 介绍这些性质在特定生物材料应用中的意义，如电刺激骨骼生长、磁性靶向药物递送等。 第三章：生物材料的合成与加工技术 高分子合成： 涵盖聚合反应类型、单体选择、分子量控制等，以及常用的高分子合成方法，如自由基聚合、缩聚等。 陶瓷与金属的制备： 介绍粉末冶金、烧结、铸造、合金化等传统及先进制备技术。 复合材料的设计与制备： 探讨不同组分（如纤维、颗粒）的增强机理，以及复合材料的界面工程。 成型与加工技术： 详细介绍纺丝、挤出、注塑、3D打印、静电纺丝、微加工等技术，以及它们如何影响材料的微观结构和最终性能。 表面改性技术： 涵盖等离子处理、化学接枝、涂层技术等，用于改善材料的生物相容性。 第四章：生物大分子与生物材料的相互作用 蛋白质吸附与折叠： 详细阐述生物材料表面吸附蛋白质的规律、类型以及蛋白质构象变化对细胞反应的影响。 细胞-材料界面： 深入分析细胞与材料表面的黏附、信号转导、基因表达等过程。 免疫应答机制： 解释生物材料植入后引起的炎症反应、外来体反应（Foreign Body Response, FBR）、纤维包膜形成等免疫学过程。 血浆蛋白与血液相容性： 重点探讨材料与血浆蛋白（如白蛋白、纤维蛋白原）的相互作用，以及对血小板活化、凝血级联反应的影响。 第二部分：生物相容性的评估与评价 本部分将聚焦于如何科学、系统地评价生物材料与生物体之间的相互作用，确保其安全性和有效性。 第五章：生物相容性评价的原理与策略 生物相容性的多维度概念： 强调生物相容性并非单一指标，而是涉及细胞毒性、免疫原性、致癌性、局部及全身毒性等多个方面。 评价的层级： 从体外（in vitro）到体内（in vivo），再到临床试验，系统介绍不同层级的评价方法和目的。 ISO 10993 系列标准： 详细解读国际标准化组织（ISO）关于医疗器械生物学评价的系列标准，作为生物相容性评价的国际通行指南。 风险评估方法： 介绍基于材料性质、接触时间和接触部位的风险评估策略。 第六章：体外（in vitro）生物相容性评价方法 细胞毒性测试： 直接接触法： 介绍MTT、alamarBlue、CCK-8等细胞活性检测试剂，以及如何评估材料提取物或直接接触对细胞增殖、活力的影响。 间接接触法： 阐述通过材料提取物评估细胞毒性的原理和操作。 细胞形态学观察： 介绍如何通过显微镜观察细胞形态变化、凋亡和坏死情况。 基因表达与蛋白分析： 探讨细胞在材料刺激下基因和蛋白质水平的变化，如炎症标志物、细胞周期相关蛋白的表达。 血小板黏附与激活测试： 评估材料对血小板的诱导凝集和释放活性物质的能力。 诱导多能干细胞（iPSCs）等先进模型的应用： 介绍利用再生医学技术构建体外模型，模拟体内复杂的细胞和组织反应。 第七章：体内（in vivo）生物相容性评价方法 动物模型选择： 讨论不同动物模型（如大鼠、兔、犬、灵长类）的选择原则，以及与人体生理的关联性。 植入试验： 短期植入： 重点介绍组织反应评估，如炎症细胞浸润、巨噬细胞转化、纤维包膜厚度等。 长期植入： 评估材料的降解行为、组织整合、感染风险以及潜在的慢性毒性。 血液相容性测试： 介绍动物模型下动脉内或静脉内植入导管、瓣膜等造成的血栓形成、溶血、血小板激活等指标的检测。 免疫原性与致敏性测试： 评估材料引起过敏反应或免疫排斥的可能性。 致癌性与遗传毒性测试： 针对长期植入的材料，进行必要的致癌性与遗传毒性评估。 生物分布与代谢研究： 对于可降解或含有活性成分的材料，进行其在体内的分布、降解产物的代谢途径研究。 第八章：特殊应用领域的生物相容性考量 骨组织工程材料： 重点关注骨细胞的黏附、增殖、分化，骨诱导和骨传导能力，以及降解产物对骨形成的潜在影响。 心血管植入物： 强调血液相容性、血栓形成风险、抗炎和抗增殖性能。 眼科植入物： 关注材料的透明度、光学性能、角膜内皮细胞的反应以及眼内炎症。 神经组织工程材料： 探讨对神经元生长、轴突再生、信号传导的支持作用。 药物递送系统： 关注材料对药物释放的控制、载体本身的毒性以及体内降解产物的安全性。 牙科材料： 重点关注与口腔黏膜、牙周组织的相容性，以及对微生物的抵抗力。 第三部分：生物材料与生物相容性的优化与应用 本部分将探讨如何基于对生物材料科学和生物相容性评价的深刻理解，进行材料的设计优化，并将其成功应用于临床。 第九章：生物相容性优化的策略 材料选择与改性： 如何根据应用需求选择合适的基材，并通过化学、物理方法改性材料表面或整体性能以提高生物相容性。 微观结构与纳米技术的应用： 探讨纳米材料、多孔结构、梯度材料等如何影响细胞行为和组织整合。 生物活性分子修饰： 介绍如何将生长因子、肽段、抗生素等生物活性分子偶联到材料表面，以促进组织再生、抑制感染或诱导特定细胞反应。 引导组织再生（Guided Tissue Regeneration, GTR）： 阐述如何利用生物屏障材料来引导特定组织的再生。 智能生物材料： 探讨响应外界刺激（如pH、温度、电场）而改变性能的材料，以及其在精确药物递送和组织再生中的潜力。 第十章：生物材料的临床应用与未来展望 临床成功案例分析： 列举骨科植入物、人工心脏瓣膜、血管支架、隐形眼镜、人工晶状体等典型生物材料产品的成功应用，分析其设计原理和生物相容性保障。 面临的挑战与机遇： 探讨生物材料领域尚未解决的难题，如长期植入的生物降解性与稳定性平衡、个体化生物材料、减少术后感染和排斥反应等。 新兴技术与前沿领域： 展望3D生物打印、基因治疗载体、个性化医疗植入物、仿生材料等未来发展趋势。 法规与伦理考量： 简要提及生物材料的监管审批流程、知识产权保护以及研发过程中的伦理问题。 结论 《生物材料科学与生物相容性》一书旨在为读者提供一个全面、深入的知识体系，涵盖从基础理论到实践应用的各个环节。通过对生物材料的构成、性质、加工、与生物体的相互作用以及严格的评价方法的系统阐述，本书将赋能读者理解并驾驭这一跨学科领域，从而开发出更安全、更有效、更具创新性的生物材料，为改善人类健康和提高生活质量做出贡献。本书不仅是相关专业研究人员和学生的宝贵参考，也是所有对生物材料及其在医学领域巨大潜力感兴趣人士的理想读物。

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这本书的行文风格非常稳健，充满了老派学者的那种对知识的敬畏与严谨。它没有过多花哨的修辞，而是用无可辩驳的实验数据和成熟的理论框架来构建其论点。阅读过程中，我强烈感受到作者在材料力学性能与生物界面相互作用方面的深厚功力。比如，书中对不同表面粗糙度和电荷对细胞粘附影响的论述，引用了大量的经典文献和最新的体外研究结果，层次分明地展示了从微观尺度到宏观功能的跨越。对于那些热衷于深入探究材料“为什么”会这样反应的读者，这本书提供了必要的深度和广度。它更像是一本需要沉下心来，反复咀嚼才能体会其中精髓的工具书，而非快餐式的科普读物，非常适合作为研究生阶段的案头参考。

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与其他教材相比，这本书在跨学科的融合度上做得尤为出色，这一点让我印象深刻。它不仅仅停留在材料本身的合成和表征，而是花费了大量的篇幅来探讨生物学意义上的“兼容性”。我特别欣赏其中关于炎症反应调节和长期植入后组织重塑的章节，作者巧妙地将免疫学、病理学与材料科学紧密地联系起来，打破了学科之间的壁垒。书中的论述逻辑链条非常完整，从分子层面的蛋白质吸附到器官层面的功能恢复，层层递进，让人能够构建起一个完整的、动态的生物-材料系统认知模型。这种全景式的视角，对于未来需要设计具有智能响应特性的新型植入物的研究人员来说，无疑是宝贵的财富。

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说实话，这本书的阅读体验并非一帆风顺，它对读者的基础知识储备要求颇高。很多关于高分子结构、热力学和动力学的描述，读起来需要一定的专业背景才能迅速跟上作者的思路。但正是这种挑战性，才体现了其作为高端专业参考书的价值。我发现，每当我遇到一个概念模糊的地方，翻阅后面的附录和深入探讨的小节时，总能找到清晰的数学模型和详细的推导过程。它没有为了迎合大众而简化复杂的物理化学过程，而是坚持以最真实、最核心的科学原理来阐释生物材料的本质。对于那些追求极致精确度和理论深度的专业人士而言，这本书的“硬核”程度恰到好处，它提供的是通往前沿研究的硬门槛。

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这本书的封面设计极具吸引力，那种深邃的蓝色背景，配上精心挑选的字体，立刻让人感到一种严谨而前沿的学术气息。我翻开目录，发现它涵盖了从基础的生物材料化学结构到复杂的体内响应机制，内容组织得非常系统化。作者在引言部分就清晰地勾勒出了该领域的宏大图景，对于材料的生物相容性评估，更是给出了详尽的操作流程和理论支撑，这对我这位初涉该领域的读者来说，简直是一盏指路明灯。特别值得称赞的是，书中对最新的纳米生物材料的应用案例进行了深入剖析，例如在药物递送和组织工程支架构建方面的突破，这些鲜活的例子极大地激发了我的研究兴趣。清晰的图表和高质量的插图，使得原本晦涩的物理化学概念也变得直观易懂，这本书无疑为我们理解和创新生物材料奠定了坚实的知识基础。

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这本书最让我感到惊喜的是其对未来发展趋势的前瞻性把握。在全书的收尾部分，作者没有简单地总结现有成就，而是大胆地提出了几个尚未解决的重大挑战，并探讨了未来十年内可能出现的颠覆性技术方向，例如“活体材料”和个性化定制生物界面。这种既立足于当下严谨的科学事实，又敢于展望未来的写作态度，极大地鼓舞了我。它不再是简单地记录历史，而是参与到塑造未来的讨论中去。我感觉自己不只在学习一门学科的知识，更是在参与一场关于人类健康与工程极限的对话。这本书不仅是知识的载体，更像是一份充满激情和远见的行业宣言。

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