生物医用陶瓷 医学综合

总序
前言
第1章绪论1
1.1生物医用陶瓷概述及发展史1
1.1.1生物医用陶瓷的概念1
1.1.2生物医用陶瓷发展史2
1.1.3国际生物医用陶瓷会议演变4
1.2生物医用陶瓷的研究范围5
1.2.1主要研究内容5
1.2.2制备技术的发展6
1.3生物医用陶瓷的研究现状及应用8
1.3.1研究现状8
1.3.2应用领域11
参考文献12
第2章生物医用陶瓷材料学基础15
2.1生物医用陶瓷的分类及定义15
2.1.1分类原则15
2.1.2各类生物医用陶瓷的定义16
2.2生物医用陶瓷的晶体结构21
2.2.1氧化铝晶体结构21
2.2.2氧化锆晶体结构21
2.2.3磷酸钙系列晶体结构22
2.2.4硫酸钙晶体结构23
2.2.5压电陶瓷晶体结构24
2.2.6其他生物医用陶瓷的晶体结构25
2.3生物医用陶瓷的多级结构27
2.3.1三维宏观多孔结构的类型28
2.3.2表面微纳结构29
2.4生物医用陶瓷的掺杂效应30
2.4.1掺杂元素30
2.4.2掺杂对晶体结构及生物学效应的影响31
2.4.3掺杂对多级结构的影响36
2.5生物医用陶瓷的机械性能38
2.5.1机械性能的表征方法39
2.5.2机械性能的影响因素42
2.5.3各类生物医用陶瓷的机械性能数据44
参考文献46
第3章生物医用陶瓷的表界面生物效应52
3.1生物医用陶瓷表面的基本理化特性52
3.1.1陶瓷表面的基本物理特性52
3.1.2陶瓷表面的基本化学特性56
3.1.3陶瓷表面图案化57
3.1.4理化特性和形貌结构表征58
3.2与蛋白质的相互作用59
3.2.1蛋白质在生物医用陶瓷表面的吸附与脱附过程60
3.2.2影响蛋白质与表面作用的理化因素61
3.2.3影响蛋白质与表面作用的形态结构因素63
3.3细胞对生物医用陶瓷的响应67
3.3.1表面对细胞增殖的影响67
3.3.2表面对干细胞分化的影响69
3.3.3表面对细胞黏附的影响71
3.3.4表面对细胞迁移的影响74
3.4生物医用陶瓷与生物组织的相互作用77
3.4.1生物医用陶瓷在组织中的反应77
3.4.2组织与生物医用陶瓷表面结合的类型80
3.4.3影响组织与生物医用陶瓷表面结合的因素82
3.4.4存在界面间隙时的界面结合84
3.4.5组织与表面结合的表征84
参考文献85
第4章生物医用陶瓷的组织诱导效应102
4.1材料组织诱导现象及历史102
4.1.1材料组织诱导现象及定义102
4.1.2生物医用陶瓷组织诱导现象的发现及演化103
4.2组织诱导的材料学因素104
4.2.1组织诱导中陶瓷组分的作用104
4.2.2陶瓷孔隙结构在组织诱导中的作用105
4.2.3表面微纳结构在组织诱导中的作用109
4.3生物医用陶瓷诱导组织再生的材料学机制112
4.3.1磷酸钙富集内源性生长因子诱导成骨112
4.3.2钙、磷离子释放对诱导成骨的作用113
4.3.3生物矿化类骨磷灰石层的作用113
4.3.4材料-细胞界面力传导114
4.4生物医用陶瓷诱导组织再生的生物学过程115
4.4.1材料诱导组织再生过程中激发的生物因子117
4.4.2材料诱导组织再生中的细胞响应118
4.4.3材料骨诱导过程的信号通路119
参考文献122
第5章生物医用陶瓷的制备133
5.1陶瓷粉体合成133
5.1.1湿化学合成法133
5.1.2水热法138
5.1.3固相反应法141
5.2陶瓷的烧结工艺144
5.2.1制粉、成型工艺144
5.2.2烧结工艺151
5.3多孔陶瓷的制备155
5.3.1气体制孔工艺155
5.3.2颗粒去除制孔工艺159
5.3.3泡沫模板工艺161
5.3.4冷冻铸造工艺163
5.4自组装及仿生制备168
5.4.1自组装原理168
5.4.2成分仿生169
5.4.3生物过程仿生制备170
5.53D打印工艺176
5.5.13D打印原理176
5.5.23D打印制备生物陶瓷原料与工艺179
5.6生物衍生陶瓷制备185
5.6.1生物来源材料的结构与特征185
5.6.2珊瑚的转化工艺186
5.6.3煅烧骨189
参考文献192
第6章生物医用陶瓷表面工程技术200
6.1构建陶瓷涂层的工艺技术概述201
6.1.1陶瓷涂层的概念202
6.1.2陶瓷涂层制备技术的特点203
6.1.3陶瓷涂层的结构204
6.1.4陶瓷涂层与基底的结合及其表征方法204
6.2热喷涂涂层205
6.2.1热喷涂涂层原理205
6.2.2热喷涂工艺过程206
6.2.3等离子喷涂涂层207
6.2.4氧焰喷涂涂层208
6.3生物矿化涂层208
6.3.1生物矿化过程208
6.3.2生物矿化制备陶瓷涂层210
6.4电化学涂层211
6.4.1电化学涂层原理211
6.4.2电化学沉积技术制备陶瓷涂层212
6.4.3电泳沉积法制备陶瓷涂层213
6.5其他涂层技术213
6.5.1溶胶-凝胶法213
6.5.2物理气相沉积法214
6.5.3离子束溅射法215
参考文献215
第7章生物医用复合与掺杂陶瓷222
7.1生物医用复合陶瓷概述222
7.1.1生物医用复合陶瓷分类222
7.1.2生物活性医用复合陶瓷225
7.2多相成分医用复合陶瓷227
7.2.1磷酸钙多相医用复合陶瓷227
7.2.2硅酸盐多相医用复合陶瓷229
7.2.3氧化铝基多相医用复合陶瓷231
7.2.4氧化锆基多相医用复合陶瓷232
7.2.5其他多相医用复合陶瓷233
7.3微量元素掺杂生物医用陶瓷234
7.3.1微量元素掺杂生物惰性医用陶瓷236
7.3.2微量元素掺杂生物活性医用陶瓷236
7.3.3微量元素掺杂可降解生物医用陶瓷239
7.4生物医用陶瓷/高分子复合材料239
7.4.1纳米羟基磷灰石与胶原复合240
7.4.2纳米羟基磷灰石与聚乳酸复合241
7.4.3纳米医用陶瓷与聚醚醚酮复合241
7.4.4生物医用陶瓷与其他高分子复合242
7.5生物医用陶瓷与细胞的杂化243
7.5.1医用陶瓷支架与细胞的杂化概述243
7.5.2医用陶瓷支架与细胞相互作用机制244
7.5.3医用陶瓷支架与细胞杂化复合物的构建及性能246
参考文献248
第8章生物医用陶瓷骨水泥255
8.1骨水泥概述255
8.1.1骨水泥的基本概念255
8.1.2陶瓷类骨水泥的种类256
8.1.3磷酸钙骨水泥的固化过程257
8.2生物医用陶瓷骨水泥的组分及性能259
8.2.1生物医用陶瓷骨水泥的组分259
8.2.2生物医用陶瓷骨水泥的自固化特性260
8.2.3生物医用陶瓷骨水泥的机械性能260
8.2.4生物医用陶瓷骨水泥的孔隙率261
8.2.5生物医用陶瓷骨水泥的降解特性261
8.2.6生物医用陶瓷骨水泥的流变特性262
8.3磷酸钙复合骨水泥262
8.3.1硅掺杂复合骨水泥263
8.3.2镁掺杂复合骨水泥263
8.3.3磷酸钙与高分子复合骨水泥265
8.4生物医用陶瓷骨水泥的生物效应267
8.4.1生物医用陶瓷骨水泥的生物相容性267
8.4.2生物医用陶瓷骨水泥的骨传导性和诱导性269
8.5陶瓷骨水泥载药释放体系271
8.5.1陶瓷骨水泥固载药物工艺272
8.5.2载药陶瓷骨水泥的机械性能273
8.5.3载药陶瓷骨水泥的固化时间276
8.5.4载药陶瓷骨水泥的药物释放行为276
8.5.5载药陶瓷骨水泥的体内生物效应及应用278
8.6总结与展望281
参考文献282
第9章纳米生物医用陶瓷289
9.1纳米生物医用陶瓷概述289
9.1.1纳米陶瓷的概念289
9.1.2纳米陶瓷的表征290
9.2无机纳米颗粒的制备294
9.2.1合成无机纳米颗粒的方法295
9.2.2纳米羟基磷灰石颗粒的制备298
9.2.3纳米氧化铁的制备301
9.3微纳结构陶瓷304
9.3.1介孔陶瓷的概念305
9.3.2纳米结构陶瓷微球的合成306
9.4纳米陶瓷载体及药物释放310
9.4.1纳米陶瓷载体固载药物310
9.4.2药物释放特性311
9.4.3纳米陶瓷释放体系的生物效应313
9.5纳米陶瓷的抗肿瘤效应315
9.5.1纳米羟基磷灰石的抗肿瘤效应及其机理315
9.5.2磁性氧化铁的磁热效应与抗肿瘤作用318
9.6纳米陶瓷示踪成像应用320
9.6.1纳米陶瓷荧光示踪颗粒320
9.6.2磁性纳米示踪成像颗粒323
参考文献325
第10章携带药物缓释体系的生物医用陶瓷333
10.1骨组织再生修复333
10.1.1骨组织再生修复的生物过程333
10.1.2骨组织再生修复过程中的生物活性因子333
10.1.3生物陶瓷支架-药物缓释体系的提出336
10.2药物缓释体系在陶瓷支架上的组装技术337
10.2.1生物活性因子在陶瓷支架孔隙表面的物理吸附和化学交联337
10.2.2层层自组装载药修饰多孔支架339
10.2.3多孔陶瓷支架孔隙表面组装载药高分子微球体系339
10.3携带多重药物缓释体系的陶瓷支架的构建342
10.3.1多因子协同调控骨再生过程342
10.3.2多重药物缓释体系与三维多孔陶瓷支架的组装技术342
10.3.3多因子/药物缓释体系的设计思想及其细胞响应347
参考文献348
第11章生物医用陶瓷基因组与高通量制备353
11.1材料及生物材料基因组概述353
11.2高通量筛选技术354
11.2.1材料高通量计算354
11.2.2材料数据库357
11.2.3材料高通量实验358
11.3高通量制备358
11.3.1光刻法359
11.3.2复制模塑法360
11.3.3生物打印技术361
11.3.4微阵列法364
11.3.5梯度法365
11.3.6微流控技术372
11.4高通量表征374
11.4.1材料本征性能表征374
11.4.2生物活体表征379
11.5总结385
参考文献386
第12章生物医用陶瓷的临床应用388
12.1在牙科的应用388
12.1.1羟基磷灰石陶瓷粉末盖髓剂388
12.1.2羟基磷灰石陶瓷颗粒增扩牙槽嵴389
12.1.3多孔陶瓷修复体重建颌骨390
12.2在骨科的应用392
12.2.1陶瓷髋关节体系392
12.2.2生物活性涂层髋关节植入394
12.2.3人工椎板修复体396
12.2.4颅骨修复体400
12.2.5骨水泥的临床应用403
12.2.6羟基磷灰石纳米粒用于骨质疏松症405
12.3在其他临床领域的应用406
12.3.1陶瓷人工义眼406
12.3.2陶瓷颗粒软组织填充408
参考文献408
关键词索引414