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第1章 多级微纳结构生物材料 1

1.1 引言 1

1.2 高岭土增强大孔-介孔微纳支架的制备与性能 1

1.2.1 高岭土增强大孔-介孔微纳支架的制备 1

1.2.2 高岭土增强大孔-介孔微纳支架的性能 2

1.2.3 高岭土增强大孔-介孔微纳支架的细胞相容性和成骨活性 6

1.3 “大孔-微孔-介孔”三级微纳结构硅基支架材料以及高活性BMP-2的固载 11

1.3.1 大孔-微孔-介孔三级微纳结构硅基支架的制备 11

1.3.2 大孔-微孔-介孔三级微纳结构硅基支架的性能 13

1.3.3 大孔-微孔-介孔三级微纳结构硅基支架的细胞相容性及成骨活性 16

1.4 具有多级结构表界面的高分子基复合支架 22

1.4.1 表面涂层大孔-介孔复合支架的制备 22

1.4.2 表面涂层大孔-介孔复合支架的性能研究 26

1.4.3 表面涂层大孔-介孔复合支架的细胞相容性及成骨活性 28

1.5 大孔-微孔-介孔三级微纳结构复合支架的制备及其修复兔临界骨缺损的研究 30

1.5.1 大孔-微孔-介孔三级微纳结构复合支架的制备 31

1.5.2 大孔-微孔-介孔三级微纳结构复合支架修复兔临界骨缺损研究 33

1.6 总结与展望 41

参考文献 42

第2章 骨组织材料的微纳制造 44

2.1 研究背景与问题的提出 44

2.2 生物材料的微纳米化及实现途径 48

2.2.1 纳米粉体材料 48

2.2.2 模板诱导与自组装制备生物材料 58

2.2.3 生物材料的微球化技术 61

2.3 骨组织修复支架材料的微纳制造 65

2.3.1 骨组织修复支架的制造方法 65

2.3.2 组织工程支架材料的数字化设计和制造 73

2.4 总结与展望 78

参考文献 79

第3章 纳米骨修复材料的仿生制备 85

3.1 引言 85

3.2 有机-无机复合骨修复材料的制备策略 87

3.2.1 混合成型 88

3.2.2 共沉积 90

3.2.3 静电纺丝 91

3.2.4 凝胶表面沉积 92

3.2.5 矿化自组装凝胶体 92

3.3 胶原纳米骨修复材料 93

3.3.1 胶原骨修复材料的发展 94

3.3.2 矿化胶原策略 95

3.3.3 胶原的自组装特性 96

3.3.4 二维纤维组装结构 97

3.3.5 三维类细胞外基质 100

3.3.6 胶原溶液中的矿化行为 102

3.4 胶原纳米骨修复材料的仿生合成 103

3.4.1 胶原-羟基磷灰石骨修复材料 103

3.4.2 多组元胶原纳米骨修复材料 105

3.5 胶原纳米骨修复材料制品的构建技术 110

3.5.1 基于合成羟基磷灰石粉体构建骨修复材料制品 110

3.5.2 基于合成矿化产物构建纳米骨修复材料制品 110

3.5.3 基于复合凝胶体构建胶原纳米骨修复材料制品 112

3.6 总结与展望 117

参考文献 118

第4章 介孔生物活性玻璃和骨修复 122

4.1 生物活性玻璃的发展 122

4.1.1 熔融法制备生物活性玻璃 122

4.1.2 溶胶凝胶法制备生物活性玻璃 123

4.1.3 介孔生物活性玻璃 124

4.2 介孔生物活性玻璃的制备及性能 125

4.2.1 EISA法制备介孔生物活性玻璃 125

4.2.2 两步酸催化法制备介孔生物活性玻璃 130

4.2.3 不同形貌的介孔生物活性玻璃 131

4.2.4 多元组分的介孔生物活性玻璃 136

4.2.5 不同基团功能化的介孔生物活性玻璃 138

4.2.6 几种特殊的介孔生物活性玻璃 139

4.3 介孔生物活性玻璃的应用 140

4.3.1 药物和生长因子的负载 140

4.3.2 组织工程支架 144

4.3.3 与其他材料的复合 150

4.4 总结和展望 152

参考文献 153

第5章 成骨相关生长因子的固载与控制释放 157

5.1 成骨相关生长因子简介 158

5.1.1 骨形态发生蛋白-2 158

5.1.2 血管内皮生长因子 160

5.1.3 成纤维生长因子 160

5.2 硅元素掺杂对rhBMP-2成骨活性的影响 161

5.2.1 含硅磷酸钙骨水泥支架材料的制备 161

5.2.2 CSPC材料对细胞行为的影响 161

5.2.3 硅对rhBMP-2结构和活性的影响 161

5.2.4 CSPC/rhBMP-2支架体内异位诱导成骨研究 164

5.3 生长因子在零维材料表面的固载与控释 167

5.3.1 rhBMP-2在纳米氧化硅球表面的固载 167

5.3.2 rhBMP-2吸附在氧化硅表面的二级结构的研究 170

5.3.3 吸附在纳米二氧化硅上的rhBMP-2的生物活性 171

5.4 生长因子在一维纳米表／界面的固载 173

5.4.1 单壁碳纳米管 173

5.4.2 生长因子在单壁碳纳米管上的固载 173

5.4.3 碳纳米管表面BMP-2的微观结构分析 175

5.4.4 吸附在单壁碳纳米管上的rhBMP-2的生物活性变化 177

5.5 生长因子在二维材料表面的固载与控释 180

5.5.1 纳米羟基磷灰石涂层的制备 180

5.5.2 rhBMP-2在HAP纳米涂层表面的吸附 181

5.5.3 ALP活性 183

5.5.4 掺镁纳米HAP涂层 185

5.6 生长因子在介孔载体中的固载与控释 190

5.7 地塞米松与rhBMP-2的协同诱导成骨活性的研究 194

5.7.1 地塞米松和BMP-2协同诱导多能干细胞的成骨分化及其机理 195

5.7.2 地塞米松和BMP-2协同诱导C2C12细胞成骨分化 196

5.7.3 pH响应的壳聚糖／MSNs负载Dex和BMP-2 201

5.8 其他成骨相关生长因子的控释 203

5.8.1 血管内皮生长因子的控释 203

5.8.2 多生长因子缓／控释系统 204

5.9 总结与展望 205

参考文献 206

第6章 利用三维多孔支架在体内非骨环境构建骨修复体 209

6.1 体内非骨部位诱导成骨 209

6.1.1 骨诱导现象的历史衍化 210

6.1.2 骨诱导性概念 210

6.1.3 骨发生和骨形成 211

6.1.4 骨生长因子的作用 212

6.1.5 三维多孔组织工程支架 213

6.1.6 骨修复体的体内组织工程培养技术 214

6.2 具有骨诱导性的生物材料 214

6.2.1 材料化学因素的作用 215

6.2.2 支架宏观孔隙结构特征的作用 217

6.2.3 支架表面微纳米结构特征的影响 218

6.3 材料骨诱导性机制 223

6.3.1 异位骨形成的生理介导机制 223

6.3.2 异位骨形成的激发机制假说 224

6.3.3 材料诱导成骨的动物模型因素 226

6.3.4 植入部位与诱导成骨的关系 227

6.3.5 材料理化特征诱导成骨机制 229

6.4 体内构建自然骨特征的骨修复体 230

6.4.1 体内骨组织工程化 230

6.4.2 血管化的重要性 230

6.4.3 生物力学特征 234

6.4.4 骨缺损修复的动物实验及临床研究 234

6.5 挑战与展望 237

6.5.1 体内非骨环境构建骨修复体面临的挑战 237

6.5.2 展望 237

参考文献 238

第7章 口腔颌面部骨组织再生的研究与应用 244

7.1 概述 244

7.2 种子细胞 244

7.2.1 成骨细胞在颌骨组织再生中的应用研究 245

7.2.2 间充质干细胞在颌骨组织再生中的应用研究 246

7.3 成骨诱导因子 250

7.3.1 BMP-2在颌骨再生中的应用研究 250

7.3.2 PDGF在颌骨再生中的应用研究 252

7.3.3 NELL-1在颌骨再生中的应用研究 254

7.4 生物支架材料 256

7.4.1 材料离子组成在颌骨再生中的应用研究 256

7.4.2 微纳结构修饰材料在颌骨再生中的应用研究 257

7.4.3 新型蛋白缓释支架材料在颌骨再生中的应用 259

7.5 血管化及骨结合研究 261

7.5.1 血管化 261

7.5.2 骨结合 264

7.6 总结与展望 270

参考文献 270

第8章 纳米氧化钛涂层制备及其抗菌和成骨性能调控 275

8.1 钛-氧二元体系 275

8.2 纳米氧化钛涂层制备 276

8.2.1 等离子体喷涂制备纳米氧化钛涂层 276

8.2.2 水热反应制备氧化钛涂层 278

8.3 纳米氧化钛涂层性能调控 280

8.3.1 紫外辐照调控纳米氧化钛涂层抗菌和成骨性能 280

8.3.2 离子交换调控氧化钛涂层的成骨性能 282

8.3.3 银注入调控氧化钛涂层抗菌性能 284

8.4 总结与展望 296

参考文献 297

第9章 仿细胞外基质纳米梯度复合涂层的制备与性能 304

9.1 引言 304

9.1.1 金属植入体表面改性研究的进程 304

9.1.2 细胞外基质的作用 306

9.1.3 胶原在金属材料表面的嫁接 307

9.2 胶原／磷酸钙纳米梯度复合涂层电化学制备及其物化性能 308

9.2.1 电化学沉积（制备）参数影响 308

9.2.2 复合涂层物化性能 315

9.3 胶原／磷酸钙纳米梯度复合涂层电化学沉积机理 317

9.3.1 涂层微纳结构分析 317

9.3.2 沉积机理 319

9.4 胶原／磷酸钙纳米梯度复合涂层生物学效应 324

9.4.1 涂层生物学效应 324

9.4.2 负载抗菌药物涂层生物学效应 330

9.4.3 负载BMP涂层生物学效应 339

9.5 总结和展望 347

参考文献 348

第10章 纳／微米多层镀技术及其在体内植入物中的应用 350

10.1 引言 350

10.2 纳米、微米多层镀技术 350

10.2.1 多层镀薄膜的基本概念 350

10.2.2 多层镀薄膜的特性 352

10.2.3 多层膜的强化机制 355

10.3 纳微米多层镀技术的常用方法 356

10.3.1 离子束辅助沉积 356

10.3.2 电子束真空蒸镀 359

10.3.3 多弧离子镀 361

10.3.4 磁控溅射 364

10.4 微纳米镀技术在体内植入物中的应用 365

10.4.1 镀层技术在封堵器和血管支架中的应用 366

10.4.2 在人工晶体中的应用 367

10.4.3 在口腔科中的应用 368

10.4.4 骨科中的应用 370

10.4.5 在抑菌中的应用 371

10.5 总结与展望 371

参考文献 373

第11章 牙种植体表面处理技术及临床应用 377

11.1 光滑表面与粗糙表面 378

11.1.1 光滑表面种植体 378

11.1.2 粗糙表面种植体 378

11.1.3 种植体表面处理方式 379

11.2 种植体表面纳米改性 380

11.2.1 纳米表面几何形貌 381

11.2.2 纳米化钛种植体表面的生物学性能 382

11.2.3 抗菌性纳米化钛种植体表面的制备与性能 384

11.2.4 常用钛种植体表面纳米化方法 386

11.3 纳米表面种植体的临床应用 390

11.3.1 SLA表面与SLActive表面 390

11.3.2 OsseoTite表面与NanoTite表面 392

11.4 TiO2纳米管表面 393

11.4.1 TiO2纳米管阵列 394

11.4.2 体外诱导羟基磷灰石形成的能力 396

11.4.3 TiO2纳米管表面成骨细胞相容性 396

11.4.4 TiO2纳米管作为模板的再修饰研究 397

11.5 总结与展望 398

参考文献 398

第12章 羟基磷灰石纳米颗粒的抗肿瘤生物效应 407

12.1 羟基磷灰石纳米颗粒的可控制备 407

12.1.1 溶胶-凝胶法合成球形纳米羟基磷灰石 408

12.1.2 液相沉淀法合成短棒状纳米羟基磷灰石 411

12.1.3 微波-超声液相法合成介孔纳米羟基磷灰石 412

12.1.4 纳米羟基磷灰石的荧光标记 415

12.2 羟基磷灰石纳米颗粒的抗肿瘤活性及其机理 417

12.2.1 羟基磷灰石纳米颗粒抗肿瘤活性的粒径效应 418

12.2.2 羟基磷灰石纳米颗粒对不同类型肿瘤细胞的抑制作用 423

12.3 其他无机纳米颗粒的抗肿瘤生物效应 429

12.3.1 二氧化硅纳米颗粒抗肝癌细胞活性及其机理 430

12.3.2 雄黄纳米颗粒抗肝癌细胞活性及其机理 434

12.4 总结与展望 438

参考文献 439

索引 443