本书为“生物材料科学与工程丛书”之一。生物材料的迅速发展推动了其在再生医学、药物传递、抗菌、诊断、治疗等诸多领域的广泛应用。其中，生物材料的表界面与生命体直接接触，从而影响蛋白质黏附、细胞响应和生物学功能。本书依托作者项目组“十三五”期间承担的国家重点研发计划项目“生物材料表面/界面及表面改性研究”（2016YFC1100400）来撰写。全书共分为11章。绪论重点阐述生物材料的表界面及自适应性生物材料的定义。后续章节分别介绍生物材料的表界面改性技术、蛋白质吸附行为及高通量研究技术。本书重点阐述自适应性生物材料，包括自适应性纤溶功能材料和自适应性抗凝血材料，自适应性抗组织增生涂层和自适应性组织再生材料，以及自适应性抗菌材料。对抗菌材料及其与材料矿化的结合也进行了介绍。
样章试读
目录
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总序
前言
第1章 绪论1
1.1 生物材料概述及发展1
1.2 生物材料表界面及其重要性3
1.3 自适应性生物材料及其特征4
1.4 自适应性生物材料的应用5
参考文献7
第2章 生物材料的表面改性及其构建技术9
2.1 表面接枝聚合物刷9
2.1.1 SI-ATRP接枝11
2.1.2 光引发接枝12
2.1.3 等离子体接枝14
2.2 等离子体表面处理技术15
2.3 电化学沉积技术16
2.4 材料表面肝素化17
2.4.1 离子键合法18
2.4.2 共价键合法18
2.5 材料表面生物化19
2.5.1 物理吸附法19
2.5.2 化学键合法20
2.6 表面生长水凝胶涂层技术20
2.7 小结21
参考文献22
第3章 生物材料表面蛋白质吸附行为26
3.1 蛋白冠及其生物学效应26
3.1.1 蛋白冠的定义及驱动力26
3.1.2 蛋白冠的生物学效应28
3.2 材料物理化学性质对蛋白冠的影响作用35
3.2.1 材料的物理性质对蛋白冠的影响作用35
3.2.2 材料的化学性质对蛋白冠的影响作用37
3.3 正常及病理环境下材料与蛋白冠的相互作用38
3.3.1 正常环境下材料与蛋白冠的相互作用39
3.3.2 病理环境下材料与蛋白冠的相互作用42
3.4 总结与展望47
参考文献48
第4章 生物材料表界面高通量研究技术55
4.1 材料表界面高通量筛选研究进展55
4.1.1 材料表界面高通量微阵列平台研究进展55
4.1.2 基于天然细胞外基质的高通量微阵列55
4.1.3 基于合成聚合物的高通量微阵列56
4.1.4 基于水凝胶的3D高通量微阵列56
4.2 高通量筛选报告系统研究进展57
4.2.1 蛋白质黏附报告系统57
4.2.2 增生报告系统62
4.2.3 功能性再生报告系统64
4.2.4 炎性细胞报告系统67
4.3 生物组学大数据在材料表界面高通量筛选的运用69
4.3.1 转录组基因芯片/测序在材料表界面高通量筛选的运用69
4.3.2 蛋白质组学分析技术在材料表界面高通量筛选的运用71
4.3.3 单细胞测序在材料表界面高通量筛选的运用74
4.3.4 质谱流式分析技术在材料表界面高通量筛选的运用75
参考文献76
第5章 自适应性纤溶功能材料82
5.1 纤溶系统83
5.2 纤溶功能表面的概念85
5.3 选择性捕获纤溶酶原的纤溶功能表面86
5.3.1 基于ε-赖氨酸配体的纤溶酶原亲和性表面86
5.3.2 抗非特异性蛋白质吸附的ε-赖氨酸化纤溶表面88
5.3.3 具有多重功能的纤溶表面90
5.4 原位产生纤溶酶的纤溶功能表面92
5.5 直接负载纤溶酶原激活物的纤溶功能表面93
5.6 自适应性纤溶功能表面95
5.7 结论与展望98
参考文献99
第6章 自适应性抗凝血材料104
6.1 血液相容性材料104
6.1.1 血液相容性材料表面构建104
6.1.2 材料表面与血液组分的相互作用105
6.2 自适应性血液相容性材料117
6.2.1 自适应性血液相容性材料表面结构构建118
6.2.2 自适应性血液相容性材料表面与血液组分的相互作用123
6.3 自适应性高血液相容性材料的潜在应用125
6.3.1 人工肺125
6.3.2 心脏支架126
6.3.3 人工血管127
6.3.4 前景展望127
参考文献128
第7章 应用于血管支架表面的自适应性抗增生涂层132
7.1 引言132
7.2 冠脉粥样硬化与血管支架介入治疗133
7.2.1 冠脉粥样硬化133
7.2.2 支架植入位置的血管微环境与血管支架内再狭窄的发生135
7.3 防止支架内再狭窄的自适应性抗增生表面构建策略137
7.3.1 靶向动脉粥样硬化响应性纳米系统构建策略137
7.3.2 响应性血管支架构建策略140
7.4 血液微环境响应性的抗增生表面142
7.4.1 血液微环境响应性的NO催化释放抗增生表面142
7.4.2 血液微环境响应性的H2S催化释放抗增生表面148
7.5 炎症微环境响应性的抗增生表面150
7.5.1 氧化还原响应性的抗增生表面150
7.5.2 酶响应性的抗增生表面154
7.6 自适应性抗增生功能涂层及在血管支架表面改性中的应用156
参考文献161
第8章 自适应性组织再生材料165
8.1 引言165
8.2 具有细胞选择性的自适应性材料166
8.2.1 材料表界面性质对细胞行为的影响166
8.2.2 细胞选择性材料的设计170
8.2.3 细胞选择性材料在组织再生中的应用173
8.3 具有刺激回馈性能的自适应性材料179
8.3.1 具有回馈性能的响应性材料设计179
8.3.2 基于动态化学键的自适应性材料设计181
8.3.3 具有刺激回馈性能的自适应性材料在组织再生中的应用185
8.4 自适应性材料的免疫响应及组织再生189
8.4.1 免疫响应在组织修复过程中的作用189
8.4.2 生物材料的理化性质对免疫细胞的影响191
8.4.3 自适应性材料通过调节自体免疫系统影响组织再生的作用192
参考文献195
第9章 自适应性抗菌材料207
9.1 引言207
9.2 细菌感染部位微环境的特点208
9.3 对感染微环境具有响应性的化学结构209
9.4 自适应性抗菌表面的构筑及应用210
9.4.1 自适应性pH响应型抗菌表面211
9.4.2 自适应性酶响应型抗菌表面214
9.4.3 自适应性pH/酶双响应型抗菌表面218
9.5 自适应性抗菌药物纳米载体的构筑及应用219
9.5.1 自适应性抗菌载药胶束220
9.5.2 自适应性抗菌载药囊泡226
9.5.3 自适应性抗菌药物偶联载体228
9.6 自适应性抗菌水凝胶的构筑及应用231
9.6.1 自适应性抗菌纳米凝胶232
9.6.2 自适应性抗菌宏观水凝胶235
9.6.3 自适应性抗菌水凝胶表面涂层237
9.7 总结与展望238
参考文献239
第10章 模拟宿主防御肽的抗菌尼龙3聚合物243
10.1 宿主防御肽发现、发展和特点243
10.1.1 宿主防御肽的发现243
10.1.2 宿主防御肽的发展244
10.1.3 宿主防御肽的特点245
10.2 模拟宿主防御肽的尼龙3聚合物结构设计及影响因素247
10.2.1 尼龙3聚合物整体结构的设计247
10.2.2 疏水性亚基的影响249
10.2.3 正电荷/亲水性亚基的影响253
10.2.4 端基基团的影响254
10.3 抗细菌尼龙3聚合物255
10.3.1 第一代抗细菌尼龙3聚合物255
10.3.2 第二代抗细菌尼龙3聚合物259
10.3.3 尼龙3聚合物对细菌孢子的活性研究264
10.4 抗真菌尼龙3聚合物264
10.4.1 高选择性抗真菌尼龙3聚合物265
10.4.2 尼龙3聚合物对真菌生物被膜的活性研究269
10.5 总结与展望271
参考文献271
第11章 硬组织再矿化和抗菌材料276
11.1 硬组织脱矿和细菌微环境的特点276
11.1.1 硬组织概述276
11.1.2 硬组织脱矿的原因277
11.1.3 硬组织周围细菌微环境的特点279
11.2 对硬组织脱矿和细菌微环境具有响应性的化学结构281
11.2.1 具有矿化功能的化学结构281
11.2.2 对细菌微环境具有响应性的化学结构284
11.3 硬组织再矿化和抗菌表面的构筑及应用285
11.3.1 硬组织再矿化的方法285
11.3.2 硬组织中的抗菌手段288
11.3.3 抗菌与再矿化结合的策略290
参考文献292
关键词索引295
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