1 生物材料概述 1
1.1 引言 1
1.2 生物材料：从过去到现在 3
1.3 生物材料的影响 9
1.4 生物材料的特点 11
1.5 生物材料的分类 14
1.5.1 金属生物材料 18
1.5.2 陶瓷生物材料 19
1.5.3 聚合生物材料 19
1.5.4 复合生物材料 20
1.6 生物材料的表面修饰 20
1.7 生物材料的最新趋势 22
1.7.1 纳米生物材料：新一代生物材料 22
1.7.2 纳米生物材料合成方法 23
1.7.2.1 溶胶凝胶合成法 23
1.7.2.2 仿生合成法 24
1.7.2.3 组织工程法 26
1.8 小结 28
术语表 29
参考文献 32
2 人体生物学基础 35
2.1 引言 35
2.2 人体的结构与功能 35
2.3 化学水平 36
2.4 细胞水平 37
2.4.1 细胞核 38
2.4.2 细胞质 39
2.4.3 细胞膜 39
2.4.3.1 跨膜运输 40
2.5 组织水平 41
2.5.1 上皮组织 42
2.5.2 结缔组织 43
2.5.3 肌肉组织 43
2.5.4 神经组织 44
2.6 器官水平 44
2.6.1 皮肤 44
2.6.2 骨 46
2.7 系统水平 49
术语表 51
参考文献 54
延伸阅读 55
3 生物材料的降解和腐蚀 57
3.1 引言 57
3.2 表面特性 57
3.3 生物材料的降解 62
3.4 生物材料的腐蚀 63
3.4.1 电化学腐蚀 66
3.4.2 裂隙腐蚀 66
3.4.3 点状腐蚀 66
3.4.4 晶间腐蚀 67
3.4.5 应力腐蚀 67
3.4.6 摩擦腐蚀 68
3.5 腐蚀测试方法 68
3.6 植入物的生物相容性 70
3.6.1 体外实验方法 71
3.6.2 体内实验方法 73
3.7 案例研究 74
3.8 小结 77
术语表 77
参考文献 78
延伸阅读 79
4 生物材料的摩擦学和植入失败 81
4.1 引言 81
4.2 形变力学 82
4.2.1 弹性形变 84
4.2.2 塑性形变 85
4.3 生物材料的形变分析 86
4.4 断裂力学 88
4.5 断裂分类 91
4.5.1 脆性断裂 92
4.5.2 韧性断裂 93
4.6 生物材料从脆性断裂到韧性断裂的过渡 94
4.7 断裂韧性 96
4.8 生物材料的韧性分析 100
4.9 疲劳力学 104
4.10 生物材料的疲劳分析 107
4.11 摩擦学 109
4.11.1 摩擦 109
4.11.2 磨损 111
4.12 生物材料的摩擦学分析 114
4.13 案例研究 117
4.14 小结 119
术语表 119
参考文献 121
延伸阅读 121
5 纳米现象 123
5.1 引言 123
5.2 纳米现象 125
5.2.1 纳米尺度的材料性能 126
5.3 纳米材料的合成 129
5.3.1 自顶向下法 130
5.3.2 自底向上法 134
5.4 表征技术 139
5.4.1 X射线衍射和散射法 140
5.4.2 电子显微镜 141
5.4.3 扫描探针显微镜 143
5.4.4 光散射技术 145
5.4.5 气体吸附测试 147
5.5 纳米材料的环境因素与安全因素 148
5.6 小结 155
术语表 155
参考文献 157
延伸阅读 159
6 金属生物材料 161
6.1 引言 161
6.2 金属生物材料 161
6.2.1 不锈钢 163
6.2.2 钴铬合金 168
6.2.3 钛及钛合金 169
6.2.4 形状记忆合金 172
6.2.5 牙科汞合金 175
6.2.6 贵金属及其他金属 175
6.3 纳米结构金属植入材料 176
6.4 案例研究 179
6.5 小结 183
术语表 184
参考文献 185
7 陶瓷生物材料 187
7.1 引言 187
7.2 生物陶瓷 187
7.2.1 近惰性生物陶瓷 189
7.2.2 多孔生物陶瓷 193
7.2.3 生物活性陶瓷 194
7.2.3.1 生物活性玻璃 195
7.2.3.2 磷酸钙陶瓷 197
7.2.4 生物可吸收性陶瓷 200
7.3 纳米结构生物陶瓷 201
7.4 纳米生物陶瓷的合成和表征 201
7.4.1 纳米氧化铝陶瓷的合成和表征 202
7.4.2 纳米磷酸钙陶瓷的合成和表征 208
7.5 案例研究 211
7.6 小结 212
术语表 213
参考文献 214
8 聚合生物材料 217
8.1 引言 217
8.1.1 聚合过程 217
8.1.1.1 加聚 217
8.1.1.2 缩聚 218
8.1.2 聚合物的类型 219
8.1.3 影响聚合物性质的因素 221
8.1.3.1 分子质量 221
8.1.3.2 分子结构 221
8.1.3.3 分子间作用力 222
8.1.3.4 聚合物的结晶度 223
8.1.4 聚合物的表征 224
8.2 聚合物作为生物材料 224
8.3 聚合生物材料的分类 225
8.4 天然聚合物 226
8.4.1 胶原 227
8.4.2 明胶 228
8.4.3 壳聚糖 228
8.5 合成聚合物 229
8.5.1 非生物降解合成聚合物 229
8.5.1.1 聚甲基丙烯酸甲酯 229
8.5.1.2 聚乙烯 230
8.5.1.3 聚对苯二甲酸乙二酯 230
8.5.2 生物降解合成聚合物 230
8.5.2.1 聚乳酸 230
8.5.2.2 聚乙交酯 231
8.5.2.3 聚乳酸羟基乙酸 231
8.6 聚合纳米生物材料 231
8.7 聚合纳米纤维加工 232
8.7.1 牵引 233
8.7.2 模板合成 233
8.7.3 自组装 237
8.7.4 相分离 237
8.7.5 电纺丝：新方法 239
8.7.5.1 实验系统 240
8.7.5.2 纺丝机理 240
8.8 电纺丝聚合纳米纤维支架 248
8.8.1 胶原纳米纤维支架 248
8.8.2 明胶纳米纤维支架 250
8.8.3 壳聚糖纳米纤维支架 250
8.8.4 聚乳酸纳米纤维支架 251
8.8.5 聚乙交酯纳米纤维支架 252
8.8.6 聚乳酸羟基乙酸纳米纤维支架 254
8.9 聚合纳米纤维生物医学应用 254
8.9.1 医学修复术 255
8.9.2 牙齿修复 256
8.9.3 伤口敷料 256
8.9.4 药物传递 258
8.9.5 组织支架 259
8.10 小结 259
术语表 260
参考文献 261
9 复合生物材料 263
9.1 引言 263
9.2 复合生物材料的分类 265
9.2.1 纤维复合生物材料 265
9.2.2 微粒复合生物材料 266
9.3 复合生物材料的生物反应 269
9.4 复合生物材料生物医学应用 269
9.4.1 骨折修复 271
9.4.1.1 接骨板和接骨螺钉 273
9.4.2 关节置换术 275
9.4.2.1 全髋关节置换术 276
9.4.3 骨移植材料 278
9.4.4 牙科应用 280
9.4.4.1 牙齿修复材料 281
9.4.4.2 牙科根管桩 282
9.4.4.3 牙科正畸弓丝和托槽 283
9.5 纳米复合材料的发展 284
9.6 纳米复合物：新一类纳米材料 285
9.7 传统纳米复合物 286
9.8 仿生纳米复合物 288
9.9 组织工程纳米复合物 290
9.10 纳米复合物用于输送生长因子 292
9.11 小结 295
术语表 295
参考文献 297
10 应用于组织再生的纳米生物材料 299
10.1 引言 299
10.2 组织工程的概念 300
10.3 干细胞的美好愿景 301
10.3.1 间充质干细胞 302
10.4 纳米生物材料：新一代支架材料 304
10.5 支架的特征 305
10.6 支架材料的类型 306
10.6.1 陶瓷类纳米生物材料 307
10.6.2 聚合物类纳米生物材料 307
10.7 纳米生物材料用于支架设计 308
10.8 组织工程陶瓷纳米生物材料 308
10.9 组织工程聚合物纳米生物材料 311
10.10 应用于细胞工程的生物材料模板 314
10.10.1 化学模板 316
10.10.1.1 微接触印刷式模板 317
10.10.2 拓扑图形模板 320
10.10.2.1 纳米压痕平版印刷术 321
10.11 组织工程产品：人工皮肤和人工软骨 324
10.12 案例研究 326
10.13 小结 328
术语表 330
参考文献 333
索引 335