Introduction to Biomaterials

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出版者:CRC Pr I Llc
作者:Guelcher, Scott A. (EDT)/ Hollinger, Jeffrey O. (EDT)
出品人:
页数:576
译者:
出版时间:2005-12
价格:$ 131.02
装帧:HRD
isbn号码:9780849322822
丛书系列:
图书标签:
  • Biomaterials
  • Materials Science
  • Biomedical Engineering
  • Tissue Engineering
  • Biocompatibility
  • Medical Devices
  • Polymer Science
  • Ceramics
  • Metals
  • Implants
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具体描述

The complexity of biological systems and the need to design and develop biomedical therapies poses major challenges to professionals in the biomedical disciplines. An "Introduction to Biomaterials" emphasizes applications of biomaterials for patient care. Containing chapters prepared by leading authorities on key biomaterial types, this book underscores the process of biomaterial design, development directed toward clinical application, and testing that leads to therapies for clinical targets. The authors provide a lucid perspective on the standards available and the logic behind the standards in which biomaterials address clinical needs. This volume includes chapters on consensus standards and regulatory approaches to testing paradigms, followed by an analysis of specific classes of biomaterials. The book closes with sections on clinical topics that integrate materials sciences and patient applications.

生物材料导论 (Introduction to Biomaterials) 简介 这是一本深入探讨生物材料科学、工程学及其在生物医学领域应用的权威性教材。本书旨在为材料学、生物工程、化学、机械工程、生物学以及医学等跨学科领域的学生和研究人员提供一个全面、深入且结构清晰的学习框架。 本书的构建基于对生物材料本质的深刻理解,从最基础的材料科学原理出发,逐步过渡到复杂的生物相容性评估、组织工程策略以及先进的植入物设计。我们力求在理论深度与实际应用之间搭建一座坚实的桥梁,确保读者不仅理解“是什么”,更能掌握“为什么”以及“如何做”。 --- 第一部分:基础与背景——理解生物材料的基石 (Foundations and Context) 本部分为后续深入探讨奠定坚实的理论基础,重点关注生物材料必须满足的苛刻要求和基本科学原理。 第 1 章:生物材料学的范畴与历史沿革 本章首先界定生物材料的精确定义,区分其与传统材料的区别。我们将回顾生物材料从早期简单植入物(如惰性金属)到现代智能、响应性材料的发展历程。重点探讨定义这一学科领域的核心驱动力:满足人体生理环境的复杂性和长期性能要求。同时,引入生物材料在医疗器械、药物递送和组织修复中的宏观应用图景。 第 2 章:生物环境的挑战:生理环境与界面科学 深入剖析生物材料植入后所处的极端复杂环境。内容涵盖人体体液(血液、淋巴液)的化学特性、pH 波动、温度变化以及机械载荷的动态性质。着重阐述“生物界面”的概念——材料表面与活体组织接触的区域。这一部分强调了蛋白质吸附的初始事件及其对后续生物反应的决定性影响,为理解生物相容性打下基础。 第 3 章:核心材料学原理回顾 为确保跨学科读者基础知识的统一,本章回顾生物材料设计中至关重要的材料学基础。涉及材料的力学性能(弹性模量、屈服强度、疲劳极限)、热力学稳定性以及降解动力学。特别关注无机材料(如陶瓷)、有机聚合物以及金属的晶体结构、微观形貌如何影响其生物学表现。 --- 第二部分:材料分类与特性——构建生物活性器件的工具箱 (Material Classes and Characteristics) 本部分系统地介绍当前主流的四大类生物材料,并详述它们各自的化学结构、加工工艺及其固有的优势与局限。 第 4 章:生物惰性金属与合金 聚焦于用于承重植入物(如骨科和牙科)的金属材料。详细讨论不锈钢、钴铬钼合金(CoCrMo)以及钛及其合金(如 Ti-6Al-4V)的耐腐蚀机制、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂的风险。深入分析表面氧化层(钝化膜)在维持生物惰性中的关键作用,以及表面改性技术(如喷砂、酸蚀)对改善骨整合的必要性。 第 5 章:生物陶瓷与玻璃:刚性与生物活性 本章探讨氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化锆)和生物活性玻璃(如 Bioglass®)的设计与应用。重点分析生物惰性陶瓷的超高硬度和耐磨性,以及它们在人工关节磨损颗粒产生方面的挑战。对于生物活性玻璃,深入解析其溶解机制和钙磷酸盐(HAp)晶体的形成过程,揭示其如何主动参与骨组织的修复和结合。 第 6 章:高分子材料:柔性、可降解性与药物载体 聚合物是生物材料领域最灵活的类别。本章细致分类讨论合成聚合物(如聚乙烯、聚氨酯、聚乳酸 PLA、聚乙醇酸 PGA)和天然聚合物(如胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸)。重点分析聚合物的分子量、结晶度、交联密度对机械性能和降解速率的调控。此外,详细探讨控释药物递送系统中聚合物基质的选择与设计。 第 7 章:复合材料:优势互补的设计 介绍如何通过结合不同类型的材料以获得单一材料无法实现的性能,如增强强度、改善韧性或增加生物信号传导。涵盖骨骼替代材料中的颗粒增强复合材料、可吸收的金属基复合材料以及用于血管支架的纤维增强聚合物。 --- 第三部分:生物学评估与相互作用——衡量成功与失败的标准 (Biological Evaluation and Interactions) 理解材料与活体系统的相互作用是生物材料学的核心。本部分专注于评估方法和界面反应的分子机制。 第 8 章:生物相容性与毒性评估标准 系统阐述国际标准(ISO 10993系列)对生物材料进行风险评估的要求。详细描述体外(in vitro)测试方法,包括细胞毒性测试、过敏性测试、溶血性测试。随后,过渡到体内(in vivo)测试,如局部组织反应、致敏性、慢性系统毒性以及致癌性研究的必要性。强调“生物相容性”并非绝对的无反应,而是可接受的、最小化的有害反应。 第 9 章:血液相容性与血栓形成机制 对于心血管植入物(如人工心脏瓣膜、支架、透析器)至关重要的章节。深入分析血液凝固级联反应、血小板的激活与聚集过程。探讨如何通过表面化学(如PEG化、肝素涂层)来钝化材料表面,抑制蛋白质吸附和血栓的形成。 第 10 章:组织整合:骨整合与软组织反应 考察材料与骨骼、肌肉、皮肤等特定组织界面的反应。阐述骨传导性(osteoconduction)和骨诱导性(osteoinduction)的区别。详细分析骨小梁的生长如何锚定在多孔植入物中,以及炎症反应在创伤愈合和异物反应中的双重角色。 --- 第四部分:先进应用与未来方向——从修复到再生 (Advanced Applications and Future Directions) 本部分展望生物材料的前沿研究热点,将焦点从单纯的替代转向主动的组织再生。 第 11 章:药物递送系统的高级设计 超越简单的浸出模型,本章探讨靶向、智能响应性药物递送系统的设计。内容包括 pH 敏感型、温度敏感型高分子,以及利用纳米技术(如脂质体、纳米粒)实现对特定细胞或病变部位的精确给药策略。 第 12 章:组织工程支架的设计与制造 组织工程是生物材料应用的皇冠明珠。本章详细介绍用于构建细胞外基质(ECM)替代物的支架设计原则。涵盖传统制造技术(如溶液浇铸、相分离)和现代增材制造(3D 打印)在精确控制孔隙率、互联性和力学梯度方面的优势。探讨生物活性分子(生长因子)的负载与释放策略。 第 13 章:组织工程与再生医学的交叉 本章将组织工程支架与活细胞结合,探讨功能性组织的构建。内容涉及种子细胞的选择、体外培养环境的优化,以及最终的体内成熟过程。重点讨论软组织(如皮肤、软骨)与复杂器官(如肝脏、肾脏)再生所面临的独特挑战。 第 14 章:智能与响应性生物材料 展望未来,本章聚焦于能够感知和响应环境变化(如酶活性、电信号、机械力)的先进材料。讨论电活性材料在神经接口和心脏起搏器中的应用,以及形状记忆聚合物在微创手术中的潜力。 --- 本书特色: 跨学科整合: 将材料科学、化学工程与分子生物学紧密结合,提供一个统一的视角。 案例驱动: 穿插大量真实的临床植入物案例(如人工髋关节、药物洗脱支架),以图解说明理论在实践中的应用。 工程思维: 强调设计循环——从材料选择、加工、体外/体内测试到最终的临床转化,培养读者的系统工程思维。 通过学习本书,读者将具备分析复杂生物材料问题的能力,并能够参与到下一代生物医学器件和再生疗法的研发工作中。

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读后感

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用户评价

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老实说,我选择这本书,很大一部分原因是出于对作者背景的好奇。我听闻这位作者在生物材料领域有着深厚的造诣,并且有丰富的实践经验。拿到书后,我发现这种期待并没有落空。这本书的语言风格非常独特,既有学术研究的严谨性,又不失作者个人独特的见解和思考。在一些关键的技术难题和前沿问题上,作者的分析总是那么鞭辟入里,并且能够提出一些非常具有启发性的观点。我尤其喜欢书中对一些复杂概念的阐述方式,它不像教科书那样刻板,而是带有一种“分享”的意味,仿佛作者在和我面对面交流,将他多年的研究心得娓娓道来。读这本书,我感觉不仅仅是在学习知识,更像是在和一位经验丰富的导师进行一场思想的碰撞。书中引用的参考文献也让我印象深刻,能够从中看到作者是如何整合多方面的研究成果,形成自己独特的理论体系。这对于我今后的学术研究方向选择,无疑有着重要的参考价值。

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这是一本能够真正激发我思考的书。在阅读的过程中,我常常会停下来,反复琢磨书中提出的观点,并且尝试着将书中的知识与我已有的认知联系起来。比如,当读到关于生物降解性材料的章节时,我脑海中立刻浮现出一些与环境污染相关的问题,并开始思考生物材料在可持续发展方面所能发挥的作用。书中对于不同生物材料的优缺点分析也非常客观,它没有回避某些材料存在的局限性,而是坦诚地指出了它们需要改进的地方。这种严谨的态度让我对书中提供的信息更加信任。而且,书中提供的案例研究也非常具有代表性,能够让我更直观地感受到生物材料在实际应用中所面临的挑战和取得的成就。我特别喜欢书中关于未来生物材料发展方向的展望,它不仅仅停留在技术层面,还触及到了伦理、社会等更广泛的议题,这让我对生物材料的未来充满了更多的想象和期待。

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这本书给我最深刻的印象,是它对于“为什么”的解答。很多时候,我们在阅读其他书籍或者文献时,可能会了解到“是什么”和“怎么做”,但往往对“为什么”的探究不够深入。这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅是罗列了各种生物材料的特性和应用,更着重于解释这些特性是如何产生的,以及为什么某种材料适合某种应用。例如,在介绍生物相容性时,书中详细阐述了不同的生物反应机制,以及材料的表面性质、化学组成等如何影响这些反应。这种深入的原理性讲解,让我对生物材料有了更深刻的理解,不再只是停留在表面。我还很欣赏书中对于材料选择的考量因素的分析,它不仅仅局限于性能本身,还会考虑到成本、加工难度、长期稳定性等多种因素,这使得书中的内容更加贴近实际工程应用。我感觉自己通过阅读这本书,不再只是一个被动的信息接收者,而是开始能够主动思考,理解材料设计背后的逻辑,甚至能够尝试着去分析和评估不同的生物材料解决方案。

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我拿到这本书的时候,正是我对生物材料的了解处于一个非常初步的阶段,可以说是一张白纸。我之前对“生物材料”这个词的理解非常模糊,只知道大概和医学有关。这本书的出现,就像是一场及时的雨,滋润了我对这个学科的求知欲。从最基础的概念讲起,这本书真的做到了“从零开始”。它没有上来就抛出复杂的公式和图表,而是用非常生动、形象的比喻来解释一些抽象的原理。比如,在讲到生物材料与生物体相互作用时,它就像在描述一场精密的“对话”,材料如何“听懂”身体的信号,身体又如何“回应”材料。我特别喜欢书中对一些经典生物材料应用的介绍,比如人工关节、隐形眼镜、心脏起搏器等等,这些我们日常生活中常常接触到的东西,原来都离不开生物材料的支撑。通过这些例子,我不仅学到了相关的知识,更感受到了生物材料在改善人类生活质量方面所扮演的重要角色。更重要的是,这本书在讲解过程中,始终保持着一种循序渐进的逻辑,每一步都建立在前一步的基础上,让我感觉学习过程非常顺畅,没有那种“卡壳”的感觉。

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这本书的封面设计非常吸引人,那种深邃的蓝色背景搭配着若隐若现的细胞结构图案,瞬间就勾起了我对生物材料这个领域的好奇心。翻开扉页,厚实的纸张和清晰的排版就给人一种专业且严谨的感觉,这让我对接下来的阅读充满了期待。我一直对材料科学和生命科学的交叉领域很感兴趣,总觉得这里蕴藏着解决很多医学难题的钥匙。比如,我一直在思考,为什么有些人移植了人造器官后会出现排异反应,而有些人却能很好的适应?这本书是否能从材料的角度解释这个问题?还有,我们常常在新闻里看到关于3D打印骨骼、软骨的新闻,这些神奇的技术背后,到底需要哪些特殊的生物材料?它们是如何做到与人体组织完美结合,甚至促进再生?我希望这本书能够为我揭开这些“黑科技”的神秘面纱,提供清晰易懂的解释,并且能够深入浅出地讲解相关的原理和应用。毕竟,对于我这样一个非专业人士来说,太过于艰深的理论可能会让我望而却步,但如果能结合实际案例和生活中的应用,那我一定会爱上这本书。我尤其期待书中能够介绍一些前沿的研究进展,让我了解到生物材料领域最新的发展趋势,比如纳米材料在药物递送方面的应用,或者可降解材料在组织工程中的突破。

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