本书为教育部“生物医药及高端医疗设备”关键领域工程硕博士核心课程—“生物材料与再生医学工程”的配套教材。全书以“生物材料—干细胞—组织工程—再生医学”为主线，系统阐述该领域的基础理论与前沿进展。内容涵盖绪论、生物材料加工与制造、干细胞、组织工程、特殊组织修复与再生、纳米生物材料与再生医学、生物材料与再生医学产业及生物材料与再生医学前沿进展。
样章试读
目录
- 目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 生物材料概述 1
1.2 生物材料的产业现状 2
1.3 生物材料的研究意义 2
1.4 生物材料的研究内容 3
1.5 生物材料的分类 5
1.5.1 高分子生物材料 5
1.5.2 金属生物材料 5
1.5.3 无机生物材料 6
1.5.4 复合生物材料 6
1.6 生物材料的应用领域 6
1.6.1 骨科/口腔硬组织修复材料 7
1.6.2 心血管修复材料 7
1.6.3 皮肤创伤修复材料 8
1.6.4 血液净化和透析材料 8
1.6.5 整形外科材料 9
1.6.6 药物释放系统和组织工程 9
1.6.7 典型示例 1——自固化磷酸钙骨水泥 9
1.6.8 典型示例 2——应对老龄化的高活性材料 10
1.7 生物材料的未来展望 11
1.7.1 多功能化 11
1.7.2 智能化 12
1.7.3 个性化 12
1.7.4 集成化 12
1.8 小结 13
第2章 生物材料加工与制造 14
2.1 3D打印生物材料 14
2.1.1 生物材料的背景与需求 14
2.1.2 3D打印与生物材料的结合 15
2.1.3 促进组织再生的生物材料设计与制备 15
2.2 3D打印仿生生物支架 16
2.2.1 3D打印仿生结构生物陶瓷支架的制备 16
2.2.2 3D打印技术构建仿生多细胞支架材料 18
2.2.3 小结与展望 20
2.3 组织再生的材料微环境 20
2.3.1 组织再生微环境概述 20
2.3.2 材料微环境对细胞的影响 21
2.3.3 细胞在材料表面的行为 23
2.3.4 水凝胶表面规整 RGD 纳米阵列的构建 25
2.4 调控细胞行为的基质软硬度效应 26
2.4.1 基质软硬度效应的发现与争论 26
2.4.2 基质软硬度效应的决定性实验 27
2.4.3 不同软硬度表面干细胞分化倾向的机制分析 30
2.5 调控细胞行为的材料表面纳米效应 30
2.5.1 RGD纳米间距调控干细胞分化的发现 30
2.5.2 控制RGD纳米间距的方法 31
2.5.3 RGD纳米间距对细胞黏附的影响 32
2.5.4 RGD纳米阵列对细胞行为的影响 33
2.6 组织再生的材料微环境——表面纳米修饰调控细胞行为规律的应用实例 34
第3章 干细胞 36
3.1 干细胞与生物材料 36
3.1.1 干细胞与生物材料的结合 36
3.1.2 组织工程与再生医学 36
3.1.3 干细胞微环境 38
3.2 干细胞命运调控 40
3.2.1 生物材料对干细胞命运的调控 40
3.2.2 材料理化和生物性能对干细胞命运的调控 41
3.2.3 小结与展望 45
3.3 干细胞与再生医学 46
3.3.1 干细胞：再生医学的核心 46
3.3.2 干细胞的再生能力 46
3.3.3 干细胞的分类 47
3.4 干细胞与组织再生的研究进展 48
第4章 组织工程 51
4.1 软组织工程 51
4.1.1 软组织工程与人体组织 51
4.1.2 组织工程化构建方法 51
4.1.3 组织工程的临床应用 52
4.2 软组织再生 53
4.2.1 组织工程血管研究背景与需求 53
4.2.2 小口径工程血管的仿生构建策略 53
4.3 硬组织再生——骨组织修复及再生策略 55
4.3.1 骨的生物学特征 55
4.3.2 骨缺损的临床背景与意义 55
4.3.3 骨组织修复及再生 56
4.4 硬组织再生——骨组织修复及再生材料 57
4.4.1 骨组织工程材料的基本要求 57
4.4.2 骨组织修复及再生材料的来源与分类 57
4.4.3 骨组织修复及再生材料的发展历程 58
4.4.4 第一代骨组织修复及再生材料：生物惰性材料 58
4.4.5 第二代骨组织修复及再生材料：生物活性/可降解材料 58
4.4.6 第三代骨组织修复及再生材料：骨组织工程材料 60
4.4.7 骨修复材料的发展趋势 61
4.5 硬组织再生——牙齿的修复及再生 61
4.5.1 牙齿的结构与组成 61
4.5.2 牙齿缺损的原因与临床需求 62
4.5.3 牙齿修复材料的基本要求 62
4.5.4 牙齿修复材料的发展历程 63
4.5.5 牙齿修复材料的分类 63
4.5.6 仿生牙釉质材料的研究进展 65
4.5.7 牙齿修复材料的发展趋势 67
4.6 微组织再生 68
4.6.1 再生医学核心价值 68
4.6.2 组织工程技术体系 68
4.6.3 细胞治疗的发展与临床应用 69
4.6.4 器官工程的前沿探索 69
4.7 微组织工程 71
4.7.1 微组织工程的概念与技术革新 71
4.7.2 精准化规模化微组织制备技术 71
4.7.3 再生微组织的微创治疗应用 72
4.7.4 病理微组织模型在药物筛选中的应用 73
4.8 器官芯片 73
4.8.1 药物研发的现状与挑战 73
4.8.2 器官芯片技术 75
4.8.3 器官芯片典型案例：肺芯片 76
4.8.4 器官芯片的关键组成部分 77
4.8.5 器官芯片的优势及应用 77
4.8.6 器官芯片的发展前景 78
4.8.7 器官芯片面临的挑战 79
第5章 特殊组织修复与再生 80
5.1 衰老组织修复与再生——衰老与骨质疏松 80
5.2 衰老组织修复与再生——衰老细胞的清除策略 82
5.2.1 衰老细胞的积累机制 82
5.2.2 Senolytics清除策略 82
5.2.3 纳米材料清除策略 83
5.2.4 免疫清除策略 83
5.2.5 联合治疗策略 83
5.3 衰老组织修复与再生——靶向衰老细胞的治疗策略 84
5.3.1 靶向治疗的基本原理 84
5.3.2 靶向衰老细胞的途径 84
5.3.3 纳米材料靶向递送 85
5.4 衰老组织修复与再生——调控衰老微环境 85
5.4.1 衰老微环境的构成与特征 85
5.4.2 针对SASP的调控策略 85
5.4.3 针对ROS的调控策略 86
5.4.4 老龄骨再生策略的总结与展望 88
5.5 抗菌生物材料与组织修复——组织感染 88
5.5.1 感染的概念与认知发展 88
5.5.2 致病微生物的类型与特征 88
5.5.3 感染对组织修复的影响机制 89
5.5.4 临床常见组织感染类型 89
5.6 抗菌生物材料与组织修复——抗菌策略 90
5.6.1 抗生素的发现与临床应用 90
5.6.2 抗生素的抗菌机制与结构改造 91
5.6.3 抗菌剂的分类与作用特点 91
5.6.4 新型抗菌策略与材料研究进展 92
第6章 纳米生物材料与再生医学 93
6.1 有机纳米生物材料与再生医学——生物医用高分子纳米材料 93
6.1.1 生物医用高分子材料概述 93
6.1.2 生物医用高分子材料的发展趋势 94
6.1.3 生物医用高分子材料的分类 94
6.1.4 生物医用纳米材料概述 95
6.1.5 生物医用纳米材料的合成方法 95
6.2 有机纳米生物材料与再生医学——高分子纳米材料与再生医学 96
6.2.1 再生医学中的生物材料类型 96
6.2.2 高分子纳米材料在组织工程中的应用实例 98
6.3 有机纳米生物材料与再生医学——骨疾病治疗高分子纳米材料 100
6.3.1 骨组织修复高分子纳米材料 100
6.3.2 骨质疏松治疗的骨靶向纳米药物 102
6.3.3 超声响应寡肽纳米纤维水凝胶 102
6.4 有机纳米生物材料与再生医学——伤口愈合与皮肤再生高分子纳米材料 103
6.4.1 皮肤结构与伤口愈合基础 103
6.4.2 慢性伤口的发生机制 103
6.4.3 高分子纳米材料在伤口修复中的设计策略和研究实例 103
6.5 无机纳米生物材料与再生医学——生物玻璃 106
6.5.1 生物玻璃概述 106
6.5.2 传统生物玻璃的局限性 107
6.5.3 溶胶-凝胶法制备多孔生物玻璃 107
6.5.4 介孔生物玻璃的合成与特性 108
6.6 无机纳米生物材料与再生医学——介孔生物玻璃及其骨修复性能 109
6.6.1 介孔生物玻璃的功能化修饰 109
6.6.2 介孔生物玻璃在骨组织修复中的应用实例 111
第7章 生物材料与再生医学产业 113
7.1 我国生物材料产业化现状及发展——生物材料医疗器械产业 113
7.1.1 医疗器械的定义 113
7.1.2 生物材料市场规模 113
7.2 我国生物材料产业化现状及发展——典型生物材料及相关医疗器械 115
7.2.1 生物材料产业的发展规律 115
7.2.2 典型生物材料医疗器械产品 115
7.3 我国生物材料产业化现状及发展——我国生物材料产业化现状 118
7.3.1 产业发展概况与国产化进程 118
7.3.2 人工骨领域的发展成就 118
7.3.3 人工骨材料的理论基础与技术创新 119
7.3.4 快速产业化的生物材料体系 120
7.3.5 政策调控与产业生态 120
7.4 我国生物材料产业化现状及发展——我国生物材料产业发展趋势 120
7.4.1 医用耗材集中带量采购的影响 120
7.4.2 政策支持与国际化发展 121
7.5 医疗器械法规概述 122
7.5.1 医疗器械分类 122
7.5.2 医疗器械备案管理 122
7.5.3 医疗器械经营管理 123
7.5.4 医疗器械法规体系 124
7.6 生物材料临床与注册 124
7.6.1 临床评价相关法规 124
7.6.2 临床试验流程 125
7.6.3 国内医疗器械注册流程 126
7.6.4 美国与欧盟医疗器械注册法规 127
第8章 生物材料与再生医学前沿进展 129
8.1 人工智能在生物材料与再生医学中的应用——人工智能的干细胞分化预测体系 129
8.1.1 人工智能在生物材料筛选中的应用 129
8.1.2 生物活性材料 LDH 的特性与制备 131
8.2 人工智能在生物材料与再生医学中的应用——生物材料修复脊髓损伤 132
8.2.1 脊髓损伤的临床现状与治疗挑战 132
8.2.2 LDH在脊髓损伤修复中的应用 134
8.3 生物能量活性材料与再生医学 135
8.3.1 生物能量活性材料的原创性发现 135
8.3.2 生物能量活性材料的定义与分类 136
8.3.3 基于TCA循环调控的生物能量活性材料 136
8.3.4 生物能量活性材料的应用 137
8.3.5 小结与展望 138
主要参考文献 139
京公网安备 11010102004214号