Nanotechnology for the Regeneration of Hard and Soft Tissues pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:World Scientific Publishing Company

作者:Thomas J. Webster

出品人:

页数:237

译者:

出版时间:2007-09-03

价格:USD 109.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9789812706157

丛书系列:

图书标签:

• 纳米技术
• 组织工程
• 再生医学
• 硬组织修复
• 软组织修复
• 生物材料
• 骨组织工程
• 皮肤再生
• 血管再生
• 神经再生

新一代生物材料与组织工程：迈向功能性再生医学的桥梁 图书简介 本书旨在全面深入地探讨当前生物材料科学与组织工程领域的最新进展、核心原理及其在实现人体组织与器官功能性再造方面的突破性应用。我们聚焦于如何设计、合成和表征那些能够模仿天然细胞外基质（ECM）的生物活性材料，并将其与细胞、生长因子等生物活性分子整合，以期在体外构建具有复杂结构和生理功能的组织替代物，或在体内引导受损组织的自然修复过程。 第一部分：生物材料的基础与设计原理 本部分首先构建了理解生物材料与组织工程交叉学科的理论基石。我们将从材料科学的视角出发，详细剖析不同类别生物材料的内在特性。 1.1 生物活性材料的分类与结构特征： 深入讨论了天然高分子（如胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸）和合成高分子（如聚乳酸-乙醇酸共聚物PLGA、聚己内酯PCL）的优势与局限性。重点分析了它们的化学结构如何影响其生物降解速率、机械性能以及细胞粘附能力。特别关注了水凝胶作为一种模仿ECM微环境的理想载体所展现出的独特流变学特性和生物相容性。 1.2 机械性能与生物学信号的耦合： 阐述了机械力学信号在调节细胞命运（如增殖、分化、迁移）中的关键作用。书籍细致描绘了如何通过改变材料的弹性模量、泊松比和表面粗糙度，来模拟不同组织（如骨骼的硬度、肌肉的柔韧性）的生理环境。我们探讨了动态机械刺激（如双轴拉伸、灌注流）在体外组织工程构建体中的应用潜力。 1.3 表面工程与生物界面调控： 详细介绍了用于修饰材料表面的策略，包括等离子体处理、化学接枝和物理涂层技术。讨论了如何通过调控表面亲疏水性、电荷密度以及展示特定的细胞识别基序（如RGD肽段），以精确控制细胞的初始附着、铺展和信号转导。这部分强调了界面科学在确保材料长期稳定性和避免炎症反应中的核心地位。 第二部分：先进的制造技术与组织构建策略 本部分侧重于前沿制造技术如何将基础材料转化为具有精确几何结构和功能的组织替代物。 2.1 增材制造（3D/4D打印）在组织工程中的革命： 详尽分析了生物打印（Bioprinting）技术的原理与应用。内容涵盖了挤出式、喷墨式和光固化（如立体光刻SLA和双光子聚合TPP）生物打印机的操作机制、生物墨水（Bioink）的配方优化，以及多材料复合打印的挑战。我们特别关注如何利用生物打印实现复杂的血管化网络结构和多孔支架的定制化，以克服传统支架的物质传输限制。 2.2 电纺技术与纳米纤维支架： 深入探讨了静电纺丝技术如何用于制造具有纳米级纤维直径和高孔隙率的支架，这些结构在形态上与天然ECM高度相似。分析了影响纳米纤维形态的关键工艺参数（如电压、流速、接收器距离），以及如何通过引入导电性或响应性聚合物来增强这些支架的生物学性能。 2.3 动态生物反应器与成熟化： 强调了体外培养环境对构建体成熟度的重要性。系统性地介绍了各类生物反应器（如旋转、振荡、生物反应器）如何提供营养物质的有效输送、代谢废物的清除以及机械/流体剪切力的施加。本章阐述了如何通过优化生物反应器参数，加速细胞外基质的沉积和组织的生物学成熟，使其达到植入所需的机械强度和功能性。 第三部分：特定组织工程的挑战与前沿方向 本书的最后一部分将重点放在当前组织工程领域最具挑战性和前景的几个关键研究方向上，聚焦于解决复杂器官的结构-功能耦合问题。 3.1 血管化：功能性组织构建的瓶颈： 详细剖析了实现大于几百微米厚度组织存活的关键——血管化。内容包括内皮细胞-间充质细胞共培养系统、使用可降解支架引导内皮细胞形成管腔结构（管内形成）的策略，以及利用生物打印技术精确放置血管前体细胞的策略。重点讨论了诱导血管生成因子（VEGF等）的控释机制。 3.2 神经组织工程与再生： 关注轴突再生和髓鞘形成的技术。探讨了具有导电性和各向异性结构的支架（如导电聚合物和定向纳米纤维）如何引导神经元极化和轴突的定向生长。讨论了利用神经生长因子和生物分子信号梯度来促进受损神经连接的再建。 3.3 肌肉与肌腱工程： 阐述了如何通过精确控制肌管的排列方向和施加拉伸负荷，来诱导成肌细胞形成功能性肌纤维束。重点分析了如何设计具有高强度和弹性的支架材料，以满足肌腱和韧带承受高负荷的需求，并讨论了体外预处理对提高植入后力学负荷耐受性的作用。 3.4 智能与响应性材料： 介绍了具有“智能”特性的生物材料，这些材料能够对环境变化（如pH值、温度、酶活性或特定分子浓度）产生可预测的响应，并释放药物或改变其结构。探讨了这类材料在靶向药物递送和疾病监测方面的广阔应用前景。 结论与展望： 本书总结了当前组织工程领域从“填补空缺”向“重建功能”的范式转变。我们强调了跨学科合作的重要性——材料科学家、工程师、生物学家和临床医生必须紧密结合，才能克服生物学复杂性和制造精度的双重挑战，最终实现真正意义上的再生医学突破，为慢性疾病和创伤修复提供持久有效的解决方案。本书为该领域的学生、研究人员和临床转化工作者提供了一个全面、深入且具有前瞻性的参考框架。

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