生物材料学PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 生物材料发展背景 1

1.2 生物材料的分类及基本性质 2

1.3 生物材料的使用性能 5

1.4 生物材料及学科发展 7

参考文献 8

第2章 生物学相关基础与生物相容性 9

2.1 细胞结构与功能 9

2.2 细胞外基质 14

2.3 人体血液与组织液系统 17

2.3.1 人体血液构成及性质 17

2.3.2 肝素 23

2.3.3 血管组织 23

2.3.4 血流量和血流速率 24

2.4 人体组织液构成及性质 26

2.4.1 组织液的生成 26

2.5.1 骨质与骨骼 27

2.5 人体骨骼系统与骨组织生物力学 27

2.4.2 血液和组织液之间的物质交换 27

2.5.2 关节生物力学 32

2.6 人体免疫系统与免疫细胞 37

2.6.1 淋巴细胞、巨噬细胞与免疫 38

2.6.2 吞噬细胞 42

2.6.3 细胞因子 44

2.7 材料－组织界面反应 45

2.7.1 物质过膜转运 45

2.7.2 反应过程与反应机理 46

2.7.3 颗粒状植入材料可能的毒副作用 48

2.7.4 细胞对植入物质的反应规律 48

2.7.5 吸收物质的生物排泄 48

2.8 生物相容性 49

2.8.1 概述 49

2.8.2 生物相容性评价体系 49

习题 52

参考文献 52

3.1 化学键 54

第3章 材料的基本结构 54

3.2 晶体结构 55

3.2.1 同尺寸原子 55

3.2.2 合金材料 57

3.3 晶体结构的缺陷 58

3.4 长链分子化合物 60

3.5 过冷和网状固体 63

3.6 复合材料结构 65

习题 67

参考文献 68

第4章 材料的基本性能 69

4.1 力学性能 69

4.1.1 材料的应力－应变行为 69

4.1.2 力学性能失稳 71

4.1.3 黏弹性 74

4.2 热学特征 81

4.3 相图 84

4.4.1 金属 86

4.4 热处理强化 86

4.4.2 陶瓷和玻璃 87

4.4.3 高分子聚合物和人造橡胶 87

4.5 表面特性 87

4.6 电性能 89

4.7 光学性能 91

4.8 X射线吸收 93

4.9 密度和孔隙度 94

4.10 声学和超声波性能 95

4.11 扩散特性 97

习题 98

参考文献 98

第5章 金属植入材料 100

5.1 不锈钢 100

5.1.1 不锈钢种类和组成 100

5.1.2 不锈钢的性能 101

5.1.3 不锈钢植入材料的制造方法与过程 101

5.2.1 Co基合金的种类和组成 102

5.2 Co基合金 102

5.2.2 钴基合金的特性 103

5.2.3 钴基合金植入器件的制造 105

5.3 钛和钛合金 106

5.3.1 Ti金属和Ti合金的成分 106

5.3.2 钛和钛合金的结构与性能 107

5.3.3 Ti植入器件制造 109

5.4 齿科用金属 110

5.4.1 齿科用汞合金 110

5.4.3 N-Ti合金 111

5.4.2 金 111

5.5 其他金属 115

5.6 金属植入材料的腐蚀 116

5.6.1 电化学腐蚀 116

5.6.2 腐蚀中的电势－pH图 118

5.6.3 腐蚀速率和极化曲线 120

5.6.4 临床应用金属的腐蚀 120

5.6.5 腐蚀最小化实例分析 121

5.7.2 涂层处理 124

5.7 金属与合金表面涂层处理 124

5.7.1 氮化处理 124

习题 126

参考文献 127

第6章 陶瓷植入材料 128

6.1 陶瓷结构与性能的关系 128

6.1.1 原子键与原子排列 128

6.1.2 陶瓷材料的物理性能 129

6.2 氧化铝 130

6.2.1 氧化铝的性能 130

6.2.2 氧化铝单晶的制备方法 131

6.2.3 氧化铝单晶的临床应用 132

6.3 磷酸钙陶瓷 132

6.3.1 磷酸钙盐的结构 132

6.3.2 羟基磷灰石的性能 133

6.3.3 羟基磷灰石生产工艺 134

6.4 玻璃陶瓷 135

6.4.1 玻璃陶瓷的制备 136

6.4.2 玻璃陶瓷的性能 137

6.5 其他陶瓷 139

6.5.1 氧化锆、铝酸钙生物陶瓷 139

6.5.2 氧化钛、尖晶石生物陶瓷 141

6.5.3 功能性活性生物陶瓷 143

6.6 碳化物 143

6.6.1 碳结构 144

6.6.2 碳的性能 144

6.6.3 植入体制造 146

6.7 陶瓷品质的恶化 147

6.8 生物陶瓷应用 150

6.8.1 硬组织修复和替代材料 150

6.8.2 放射性生物陶瓷在治疗癌症方面的应用 153

习题 154

参考文献 154

7.1 高分子材料的聚合 156

7.1.1 缩聚反应 156

第7章 医用高分子植入材料 156

7.1.2 加成聚合或自由基聚合反应 157

7.2 分子结构和温度对聚合物性能的影响 159

7.2.1 相对分子质量和化学成分的影响 159

7.2.2 侧基团、交联和支链的影响 161

7.2.3 温度对材料性能的影响 161

7.3 聚合物植入材料 162

7.3.1 尼龙 163

7.3.2 聚乙烯 164

7.3.3 聚丙烯 165

7.3.4 聚丙烯酸酯 166

7.3.5 碳氟聚合物 170

7.3.6 橡胶 171

7.4 高强度的热塑料 172

7.5 生物降解性高分子材料 174

7.6 聚合物的破坏 177

7.6.1 化学作用 177

7.6.2 消毒作用 177

7.6.3 机械化学作用 178

7.6.4 体内环境的作用 179

7.7 复合材料结构 180

7.7.1 复合材料的力学性能 181

7.7.2 复合生物材料的应用 184

习题 189

参考文献 190

第8章 生物组织的结构－性能关系 192

8.1 蛋白质 192

8.1.1 胶原蛋白 193

8.1.2 弹性蛋白 195

8.2 多糖 196

8.2.1 透明质酸与软骨素 197

8.2.2 硫酸软骨素 197

8.3 组织的结构性能关系 198

8.3.1 矿化组织（骨与牙） 198

8.3.2 骨改造 207

8.3.3 富含胶原蛋白的组织 209

8.3.4 弹性组织 213

习题 218

参考文献 219

第9章 人体组织对植入材料的反应 221

9.1 正常伤口的治愈过程 221

9.1.1 炎症 221

9.1.2 细胞在伤口修复过程中的反应 223

9.2 人体对植入材料的反应 227

9.2.1 细胞对植入材料的反应 227

9.2.2 植入材料对全身的影响 230

9.3 血液相容性 232

9.3.1 影响血液相容性的因素 232

9.3.2 无凝血作用的表面 233

9.4 致癌性 234

9.4.1 致癌性的测试 235

9.4.2 风险评估 235

9.5 植入物的病理学反应 236

9.5.1 硅树脂植入物的病理学并发症 236

9.5.3 生物材料表面的补体激活 239

9.5.2 磨损颗粒引发的炎症反应 239

9.5.4 植入物的异常矿化作用 241

9.5.5 细胞毒性反应 241

习题 247

参考文献 247

第10章 软组织替代与植入 249

10.1 缝合线、手术胶带和组织胶带 249

10.1.1 缝合线 249

10.1.2 手术胶带和手术纤维 251

10.1.3 组织胶带 251

10.2 经皮植入体和皮肤植入体 253

10.2.1 经皮器 253

10.2.2 人造皮肤 256

10.3 颚面组织和其他软组织修复 257

10.3.1 颚面植入体 257

10.3.2 眼、耳植入体 258

10.3.3 体液传输植入体 260

10.3.4 孔隙填充植入体 261

10.4 血管植入材料 262

10.5 心脏瓣膜植入材料 264

10.6 心和肺辅助装置 266

10.7 人造器官 268

10.7.1 人造心脏 269

10.7.2 心脏起搏器 270

10.7.3 人工肾脏透析膜 271

习题 276

参考文献 277

第11章 硬组织替代与修复 278

11.1 植入用金属丝、销和螺钉 279

11.1.1 金属丝 280

11.1.2 内固定钉 280

11.1.3 螺钉 281

11.2 接骨板 284

11.2.1 皮质骨接骨板 284

11.2.2 松质骨接骨板 286

11.3 骨髓腔内置装置 287

11.5 骨折电磁刺激疗法 290

11.4 脊柱固定器件 290

11.6 关节的替换 292

11.6.1 下肢关节植入 294

11.6.2 上肢关节植入 301

11.7 牙科植入材料 306

11.7.1 牙根植入体 306

11.7.2 骨膜接触型种植体和下颌骨穿孔型植入体 307

11.8.1 骨水泥固定 308

11.8 矫形植入的界面问题 308

11.8.2 孔隙内生长固定 311

11.8.3 直接骨性结合 313

11.8.4 界面与被动固定 313

习题 313

参考文献 314

第12章 器官移植与组织工程 315

12.1 器官移植 315

12.1.1 移植过程免疫学因素 316

12.1.2 血液组织移植（输血） 317

12.1.3 个体器官移植 318

12.1.4 骨移植 322

12.1.5 皮肤和头发移植 323

12.1.6 组织和器官再生 323

12.1.7 伦理上的考虑 324

12.2 组织工程 324

12.2.1 组织工程概况与研究进展 324

12.2.2 细胞免疫和组织移植 328

12.2.3 基体和细胞外支架在细胞移植中的作用 329

12.2.4 外衬结构的组织工程 331

12.2.5 骨组织工程 333

12.2.6 人造器官的组织工程 335

12.2.7 组织工程研究和应用的若干问题 336

12.2.8 组织工程展望 337

12.3 干细胞工程 338

12.3.1 干细胞的概念和特性 338

12.3.2 干细胞工程的临床应用 339

12.3.3 干细胞工程中的主要问题 341

12.3.4 干细胞工程中亟待解决的关键问题 343

12.3.5 干细胞工程展望 343

12.3.6 干细胞工程的伦理学考虑 343

习题 344

参考文献 344

第13章 生物纳米技术 346

13.1 蛋白质纳米功能区域 346

13.2 纳米生物材料概念 348

13.2.1 纳米生物材料基本特性 348

13.2.2 纳米生物材料制备技术 350

13.2.3 纳米颗粒表征方法（纳米颗粒测量技术） 355

13.3 纳米传感器 357

13.4 纳米药物／基因载体技术 361

13.5 纳米药物载体导向技术 364

13.5.1 物理化学导向 364

13.6 纳米材料控释作用 365

13.5.2 生物导向 365

13.6.1 纳米材料控释作用优越性 366

13.6.2 药物控释纳米载体材料的基本要求 366

13.6.3 制备胶囊药物释控体系的高分子材料 368

13.6.4 纳米微胶囊载体的制备方法 369

13.6.5 纳米药物载体的药物控释机理 370

13.6.6 纳米颗粒表面改性与药物组装 373

13.6.7 高分子纳米颗粒药物控释体系的给药途径 375

习题 378

参考文献 379

附录 381

附录1 物理常数表 381

附录2 单位换算表 381

附录3 基本公制单位 381

附录4 衍生单位表 381

附录5 常用前缀符号表 382

附录6 部分元素的特征数据表 382

附录7 部分工程材料的性能表（20℃） 383

附录8 名词解释 384