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出版者:

作者:Leon, Betty (EDT)/ Jansen, J. A. (EDT)

出品人:

頁數:356

译者:

出版時間:2008-12

價格:$ 202.27

裝幀:

isbn號碼:9780387777184

叢書系列:

圖書標籤:

• Calcium phosphate
• Biomaterials
• Medical implants
• Surface modification
• Coating technology
• Biocompatibility
• Bone regeneration
• Hydroxyapatite
• Thin films
• Bioactive materials

先進生物材料的界麵科學與應用：從結構到功能的轉化 一部深入探討生物材料與活體環境相互作用機製的專著 本書《先進生物材料的界麵科學與應用：從結構到功能的轉化》匯集瞭材料科學、生物工程學和生物醫學工程領域的尖端研究成果，聚焦於解釋和調控人工植入物與復雜生物係統界麵處發生的物理、化學和生物學現象。它超越瞭傳統材料性能的描述，深入挖掘瞭材料的錶麵特性如何決定其在體內的長期成功與失敗。 本書結構清晰，內容詳實，旨在為研究人員、臨床醫生和工程師提供一個全麵的知識框架，以理解和設計新一代具有更優生物相容性、穩定性和功能性的生物醫學設備。全書共分為六大部分，涵蓋瞭從基礎理論到實際應用的廣泛主題。 --- 第一部分：生物材料界麵的基本原理與錶徵技術 本部分奠定瞭理解生物材料-組織界麵的理論基礎，並詳細介紹瞭用於分析這些微觀界麵的先進錶徵工具。 第一章：生物環境中的錶麵能與潤濕性： 探討瞭液體環境（如體液）如何影響固體錶麵的能量狀態。詳細分析瞭接觸角測量、錶麵自由能計算的理論模型，以及這些參數如何影響蛋白質的吸附和細胞的初始粘附行為。強調瞭疏水性和親水性在介導早期生物反應中的關鍵作用。 第二章：蛋白質吸附的動力學與熱力學： 深入剖析瞭生物材料錶麵對血漿和組織液中蛋白質的非特異性吸附過程。討論瞭範德華力、靜電相互作用和疏水效應在吸附驅動力中的相對貢獻。重點介紹瞭吸附的量化方法，如錶麵等離子體共振（SPR）和橢偏法，並解釋瞭“Vroman效應”在動態血液環境下的機製。 第三章：先進界麵分析技術綜述： 提供瞭對高空間分辨率和高化學敏感度錶徵技術的詳盡介紹。涵蓋瞭原子力顯微鏡（AFM）在定量測量錶麵形貌和粘彈性方麵的應用；X射綫光電子能譜（XPS）和俄歇電子能譜（AES）在確定錶麵元素組成和化學態方麵的優勢；以及傅裏葉變換紅外光譜（FTIR）和拉曼光譜在鑒定吸附分子結構方麵的作用。 --- 第二部分：細胞粘附、信號傳導與組織整閤 本部分聚焦於材料錶麵如何直接影響細胞的命運，包括細胞的錨定、增殖、分化以及最終的組織整閤過程。 第四章：細胞外基質（ECM）的模擬與功能化： 闡述瞭如何通過化學修飾將細胞外基質的關鍵組分（如層粘連蛋白、膠原蛋白、縴連蛋白）錨定到閤成材料錶麵。討論瞭生物活性配體密度的優化策略，以期誘導特定的細胞反應，如乾細胞的定嚮分化。 第五章：錶麵形貌與微納結構對細胞行為的調控： 詳細考察瞭材料錶麵粗糙度（從納米尺度到微米尺度）對細胞形態、細胞骨架重排和細胞粘附力學的影響。通過對溝槽結構、納米柱陣列和多孔結構的案例分析，展示瞭機械信號如何通過整閤素受體傳遞至細胞核內。 第六章：界麵處的炎癥反應與免疫逃逸： 探討瞭植入物與宿主免疫係統之間的首次接觸。分析瞭巨噬細胞的活化狀態（M1/M2極化）與材料特性之間的關聯。提齣瞭一係列錶麵改性策略（如親水性聚閤物塗層或藥物緩釋係統），旨在最小化慢性炎癥並促進“免疫沉默”。 --- 第三部分：生物降解與材料穩定性 本部分深入研究瞭植入物在體內環境中的長期穩定性，特彆是關於材料的降解動力學及其對周圍組織的影響。 第七章：水解和氧化降解機製： 詳細分析瞭聚閤物和金屬材料在體液中發生的化學降解路徑。對於聚閤物，重點討論瞭酸性降解産物對局部pH值的影響；對於金屬，則著重於腐蝕和氧化膜的形成與破損過程。 第八章：生物降解産物的毒理學評估： 探討瞭降解産物對局部細胞群和遠端器官的潛在毒性。介紹瞭體外和體內方法來監測和量化可溶性降解物的濃度，並討論瞭如何設計“無害”降解途徑的材料。 第九章：體液中離子釋放的界麵控製： 關注塗層和基底材料的離子浸齣。特彆討論瞭用於骨組織工程的生物活性玻璃和磷酸鈣塗層中的離子釋放速率，以及鈣、磷酸鹽離子對成骨細胞增殖和礦化過程的劑量依賴性影響。 --- 第四部分：先進功能化策略與錶麵工程 本部分係統地介紹瞭用於賦予生物材料特定生物學或物理功能的多種塗層技術和錶麵改性方法。 第十章：等離子體聚閤與化學氣相沉積（PECVD）： 闡述瞭利用低溫等離子體技術在復雜幾何形狀的植入物錶麵沉積超薄、均勻的功能性塗層的優勢。重點介紹瞭引入含氮、含氟或含氧官能團以改變潤濕性和生物活性。 第十一章：藥物和基因的受控釋放係統： 討論瞭如何通過多孔結構、納米顆粒載體或共價連接的方式，將抗菌劑、生長因子或siRNA加載到材料錶麵。分析瞭釋放動力學的模型，以確保治療效果的最大化和全身毒性的最小化。 第十二章：引導性組織再生（GTR）的界麵設計： 側重於具有空間和時間特異性信號傳遞的錶麵設計。例如，如何通過構建梯度材料或定時釋放的信號分子，來指導間充質乾細胞嚮特定細胞譜係分化，以實現特定組織的再生。 --- 第五部分：特定應用案例研究 本部分將前述的界麵科學原理應用於幾個關鍵的臨床應用領域，展示瞭界麵工程如何解決實際的生物醫學挑戰。 第十三章：骨接觸界麵：界麵礦化與骨整閤： 詳細分析瞭人工髖關節和牙科植入物周圍的骨性整閤（Osseointegration）。討論瞭如何通過羥基磷灰石類塗層或生物活性玻璃塗層來加速新骨的形成和成熟，並減少無菌鬆動（Aseptic Loosening）的風險。 第十四章：血液接觸界麵：抗血栓與血液相容性： 集中探討瞭人工心髒瓣膜、血液透析器和支架等設備麵臨的血栓形成問題。對比瞭超親水性塗層、聚乙二醇化（PEGylation）和錶麵接枝肝素等策略在抑製血小闆激活和凝血瀑布方麵的效果。 第十五章：軟組織修復與疤痕最小化： 討論瞭在皮膚、肌腱或神經修復材料界麵，如何通過控製膠原縴維的排列和減少過度縴維化（疤痕形成）來優化功能恢復。涉及的材料包括生物可降解支架和水凝膠。 --- 第六部分：未來展望與跨學科挑戰 第十六章：多尺度模擬與計算界麵設計： 探討瞭分子動力學模擬、有限元分析（FEA）在預測宏觀植入物性能前的應用。強調瞭計算方法在指導高通量實驗篩選中的潛力。 第十七章：新興概念：智能響應性界麵： 展望瞭能夠響應外部刺激（如pH值變化、溫度或光照）而改變其錶麵化學或釋放活性物質的“智能”材料。討論瞭這些響應性界麵在診斷和治療一體化設備中的前沿應用。 第十八章：從實驗室到臨床轉化：監管與規模化挑戰： 討論瞭將新型界麵技術成功商業化的實際障礙，包括生物安全性評估的嚴格標準、製造工藝的可重復性以及成本效益分析。 --- 本書通過嚴謹的科學論證、豐富的圖錶和詳實的案例分析，為讀者構建瞭一個從原子級彆到組織宏觀響應的完整認知鏈條。它不僅是研究人員的必備參考書，也是指導下一代安全、高效生物醫學設備開發的重要藍圖。

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