第1章 绪论 1
1.1 生物材料学的发展 1
1.2 生物材料学的范围 2
1.3 天然生物材料的特性 4
1.3.1 天然生物材料的成分 4
1.3.2 原子、分子间作用力 5
1.3.3 天然生物材料的结构特征——分级与自组装复合 6
1.3.4 天然生物材料的活性 7
1.4 材料的生物性能 7
1.5 生物医用材料的研究和发展 8
1.5.1 毒理学 9
1.5.2 生物相容性 10
1.5.3 炎症反应 10
1.5.4 解剖学位点 10
1.5.5 材料的机械强度与功效 10
1.5.6 生物材料产品的市场规模 11
1.5.7 伦理道德因素 11
1.5.8 相关法规 11
参考文献 12
思考题 12
第2章 结构蛋白质 13
2.1 蛋白质 13
2.1.1 氨基酸序列——一级结构 14
2.1.2 构象——二级结构 15
2.1.3 蛋白质生物合成 18
2.2 结构蛋白质 24
2.2.1 胶原 25
2.2.2 丝心蛋白 33
2.2.3 角蛋白 37
2.2.4 弹性蛋白 38
2.2.5 肌肉收缩蛋白 41
2.2.6 整联蛋白 45
2.3 结构蛋白组装三定律 48
参考文献 49
思考题 49
第3章 结构多糖与生物软组织 51
3.1 糖 51
3.1.1 生物纤维 54
3.1.2 固溶胶 58
3.1.3 透明质酸 59
3.1.4 肝素 60
3.2 蛋白质与多糖的混合 61
3.2.1 蛋白聚糖 61
3.2.2 糖蛋白 64
3.2.3 蛋白质与多糖的相互作用 66
3.3 黏液 68
3.4 柔性基质 68
3.5 海葵的骨架 70
3.6 雌性蝗虫的节间膜 72
3.7 皮肤 72
3.8 应力-应变性质 74
3.9 泊松比 75
3.10 断裂 76
3.11 水产生的刚化 78
参考文献 79
思考题 80
第4章 生物复合纤维 81
4.1 生物复合纤维实例与机理 81
4.1.1 蝗虫腱 81
4.1.2 草叶 85
4.1.3 角 86
4.2 硬度与脆性 87
4.3 基体硬化 88
4.4 叠层复合——改善韧性 89
4.5 加入填充剂的生物复合纤维 91
4.6 胞状材料 92
4.6.1 木材 93
4.6.2 其他植物结构 95
4.7 “材料”与“结构”的区别 95
参考文献 96
思考题 96
第5章 生物矿物 97
5.1 生物矿物的种类与功能 98
5.1.1 碳酸钙 98
5.1.2 磷酸钙 99
5.1.3 氧化铁与硫化铁 100
5.1.4 硅石类 101
5.2 矿化生物材料的成分 102
5.3 天然生物矿物 102
5.3.1 贝壳与珍珠 103
5.3.2 骨 112
5.3.3 牙 127
5.3.4 象牙 131
5.3.5 蛋壳 133
5.3.6 棘皮动物 134
参考文献 135
思考题 138
第6章 生物矿化机理 140
6.1 生物矿化的一般原理 140
6.2 生物矿物的晶体化学特性 141
6.2.1 矿化位置 143
6.2.2 生物矿物形成空间 143
6.3 纳米空间的固体化学 147
6.3.1 铁蛋白 147
6.3.2 磷脂囊 149
6.4 自组装 151
6.4.1 原生动物中硅的自组装 151
6.4.2 藻类中的方解石晶体组装 153
6.4.3 采用自组装技术制备介孔材料 154
6.5 晶体的形貌与表面 155
6.6 有机基质调制形核 158
6.6.1 分子识别 160
6.6.2 分子互补 162
6.6.3 单层有机分子膜上的结晶控制 164
6.7 蛋白质在生物矿化中的功能 168
6.7.1 蛋白质调制矿化的一般规律 168
6.7.2 贻贝壳中提取蛋白质调制CaCO3晶体的生长 171
6.7.3 胶原蛋白调制碳酸钙晶体的形貌 172
6.7.4 胶原／钙磷盐体系体外矿化模拟 175
6.7.5 仿生制备与天然骨类似的骨替换材料 176
6.8 细胞在生物矿化中的作用 177
6.9 生物矿化与基因 179
6.9.1 矿化蛋白的基因克隆 179
6.9.2 矿化蛋白基因研究的意义 180
6.9.3 基因水平上探讨骨的矿化控制机制 181
6.10 展望 183
参考文献 184
思考题 187
第7章 单细胞过程 188
7.1 单细胞过程涉及的主要内容 188
7.2 细胞黏附 189
7.2.1 细胞膜 189
7.2.2 细胞外基质 190
7.2.3 细胞在材料上的黏附 192
7.3 细胞迁移 196
7.4 细胞繁殖 200
7.5 生长因子和生长抑素的调节 203
7.6 单细胞过程的复合 207
参考文献 207
思考题 208
第8章 生物相容性 209
8.1 生物医用材料的分类 210
8.1.1 生物医用金属材料 212
8.1.2 生物医用高分子材料 214
8.1.3 生物陶瓷 216
8.1.4 生物医用复合材料 217
8.1.5 生物衍生材料 218
8.2 生物学环境 219
8.2.1 内部环境与外部环境的比较 219
8.2.2 定义生物环境中存在的问题 220
8.2.3 生物环境要素 221
8.2.4 植入物寿命期 225
8.2.5 植入前预处理的影响 226
8.3 材料在生物体内的反应 227
8.3.1 膨胀与浸析 227
8.3.2 腐蚀与溶解 234
8.3.3 生物分子与材料表面的反应 243
8.3.4 高分子材料的水解与降解 251
8.4 宿主反应 252
8.4.1 伤口愈合过程 253
8.4.2 免疫反应与补体系统 261
8.4.3 全身反应 277
8.4.4 血液相容性 281
8.4.5 材料与肿瘤的产生 289
8.4.6 植入感染 294
参考文献 299
思考题 300