生物醫(yī)用陶瓷

目錄
總序
前言
第1章　緒論　1
1.1　生物醫(yī)用陶瓷概述及發(fā)展史　1
1.1.1　生物醫(yī)用陶瓷的概念　1
1.1.2　生物醫(yī)用陶瓷發(fā)展史　2
1.1.3　國際生物醫(yī)用陶瓷會議演變　4
1.2　生物醫(yī)用陶瓷的研究范圍　5
1.2.1　主要研究內(nèi)容　5
1.2.2　制備技術(shù)的發(fā)展　6
1.3　生物醫(yī)用陶瓷的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用　8
1.3.1　研究現(xiàn)狀　8
1.3.2　應(yīng)用領(lǐng)域　11
參考文獻　12
第2章　生物醫(yī)用陶瓷材料學(xué)基礎(chǔ)　15
2.1　生物醫(yī)用陶瓷的分類及定義　15
2.1.1　分類原則　15
2.1.2　各類生物醫(yī)用陶瓷的定義　16
2.2　生物醫(yī)用陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)　21
2.2.1　氧化鋁晶體結(jié)構(gòu)　21
2.2.2　氧化鋯晶體結(jié)構(gòu)　21
2.2.3　磷酸鈣系列晶體結(jié)構(gòu)　22
2.2.4　硫酸鈣晶體結(jié)構(gòu)　23
2.2.5　壓電陶瓷晶體結(jié)構(gòu)　24
2.2.6　其他生物醫(yī)用陶瓷的晶體結(jié)構(gòu)　25
2.3　生物醫(yī)用陶瓷的多級結(jié)構(gòu)　27
2.3.1　三維宏觀多孔結(jié)構(gòu)的類型　28
2.3.2　表面微納結(jié)構(gòu)　29
2.4　生物醫(yī)用陶瓷的摻雜效應(yīng)　30
2.4.1　摻雜元素　30
2.4.2　摻雜對晶體結(jié)構(gòu)及生物學(xué)效應(yīng)的影響　31
2.4.3　摻雜對多級結(jié)構(gòu)的影響　36
2.5　生物醫(yī)用陶瓷的機械性能　38
2.5.1　機械性能的表征方法　39
2.5.2　機械性能的影響因素　42
2.5.3　各類生物醫(yī)用陶瓷的機械性能數(shù)據(jù)　44
參考文獻　46
第3章　生物醫(yī)用陶瓷的表界面生物效應(yīng)　52
3.1　生物醫(yī)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　陶瓷表面的基本化學(xué)特性　56
3.1.3　陶瓷表面圖案化　57
3.1.4　理化特性和形貌結(jié)構(gòu)表征　58
3.2　與蛋白質(zhì)的相互作用　59
3.2.1　蛋白質(zhì)在生物醫(yī)用陶瓷表面的吸附與脫附過程　60
3.2.2　影響蛋白質(zhì)與表面作用的理化因素　61
3.2.3　影響蛋白質(zhì)與表面作用的形態(tài)結(jié)構(gòu)因素　63
3.3　細胞對生物醫(yī)用陶瓷的響應(yīng)　67
3.3.1　表面對細胞增殖的影響　67
3.3.2　表面對干細胞分化的影響　69
3.3.3　表面對細胞黏附的影響　71
3.3.4　表面對細胞遷移的影響　74
3.4　生物醫(yī)用陶瓷與生物組織的相互作用　77
3.4.1　生物醫(yī)用陶瓷在組織中的反應(yīng)　77
3.4.2　組織與生物醫(yī)用陶瓷表面結(jié)合的類型　80
3.4.3　影響組織與生物醫(yī)用陶瓷表面結(jié)合的因素　82
3.4.4　存在界面間隙時的界面結(jié)合　84
3.4.5　組織與表面結(jié)合的表征　84
參考文獻　85
第4章　生物醫(yī)用陶瓷的組織誘導(dǎo)效應(yīng)　102
4.1　材料組織誘導(dǎo)現(xiàn)象及歷史　102
4.1.1　材料組織誘導(dǎo)現(xiàn)象及定義　102
4.1.2　生物醫(yī)用陶瓷組織誘導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)及演化　103
4.2　組織誘導(dǎo)的材料學(xué)因素　104
4.2.1　組織誘導(dǎo)中陶瓷組分的作用　104
4.2.2　陶瓷孔隙結(jié)構(gòu)在組織誘導(dǎo)中的作用　105
4.2.3　表面微納結(jié)構(gòu)在組織誘導(dǎo)中的作用　109
4.3　生物醫(yī)用陶瓷誘導(dǎo)組織再生的材料學(xué)機制　112
4.3.1　磷酸鈣富集內(nèi)源性生長因子誘導(dǎo)成骨　112
4.3.2　鈣、磷離子釋放對誘導(dǎo)成骨的作用　113
4.3.3　生物礦化類骨磷灰石層的作用　113
4.3.4　材料-細胞界面力傳導(dǎo)　114
4.4　生物醫(yī)用陶瓷誘導(dǎo)組織再生的生物學(xué)過程　115
4.4.1　材料誘導(dǎo)組織再生過程中激發(fā)的生物因子　117
4.4.2　材料誘導(dǎo)組織再生中的細胞響應(yīng)　118
4.4.3　材料骨誘導(dǎo)過程的信號通路　119
參考文獻　122
第5章　生物醫(yī)用陶瓷的制備　133
5.1　陶瓷粉體合成　133
5.1.1　濕化學(xué)合成法　133
5.1.2　水熱法　138
5.1.3　固相反應(yīng)法　141
5.2　陶瓷的燒結(jié)工藝　144
5.2.1　制粉、成型工藝　144
5.2.2　燒結(jié)工藝　151
5.3　多孔陶瓷的制備　155
5.3.1　氣體制孔工藝　155
5.3.2　顆粒去除制孔工藝　159
5.3.3　泡沫模板工藝　161
5.3.4　冷凍鑄造工藝　163
5.4　自組裝及仿生制備　168
5.4.1　自組裝原理　168
5.4.2　成分仿生　169
5.4.3　生物過程仿生制備　170
5.5　3D打印工藝　176
5.5.1　3D打印原理　176
5.5.2　3D打印制備生物陶瓷原料與工藝　179
5.6　生物衍生陶瓷制備　185
5.6.1　生物來源材料的結(jié)構(gòu)與特征　185
5.6.2　珊瑚的轉(zhuǎn)化工藝　186
5.6.3　煅燒骨　189
參考文獻　192
第6章　生物醫(yī)用陶瓷表面工程技術(shù)　200
6.1　構(gòu)建陶瓷涂層的工藝技術(shù)概述　201
6.1.1　陶瓷涂層的概念　202
6.1.2　陶瓷涂層制備技術(shù)的特點　203
6.1.3　陶瓷涂層的結(jié)構(gòu)　204
6.1.4　陶瓷涂層與基底的結(jié)合及其表征方法　204
6.2　熱噴涂涂層　205
6.2.1　熱噴涂涂層原理　205
6.2.2　熱噴涂工藝過程　206
6.2.3　等離子噴涂涂層　207
6.2.4　氧焰噴涂涂層　208
6.3　生物礦化涂層　208
6.3.1　生物礦化過程　208
6.3.2　生物礦化制備陶瓷涂層　210
6.4　電化學(xué)涂層　211
6.4.1　電化學(xué)涂層原理　211
6.4.2　電化學(xué)沉積技術(shù)制備陶瓷涂層　212
6.4.3　電泳沉積法制備陶瓷涂層　213
6.5　其他涂層技術(shù)　213
6.5.1　溶膠-凝膠法　213
6.5.2　物理氣相沉積法　214
6.5.3　離子束濺射法　215
參考文獻　215
第7章　生物醫(yī)用復(fù)合與摻雜陶瓷　222
7.1　生物醫(yī)用復(fù)合陶瓷概述　222
7.1.1　生物醫(yī)用復(fù)合陶瓷分類　222
7.1.2　生物活性醫(yī)用復(fù)合陶瓷　225
7.2　多相成分醫(yī)用復(fù)合陶瓷　227
7.2.1　磷酸鈣多相醫(yī)用復(fù)合陶瓷　227
7.2.2　硅酸鹽多相醫(yī)用復(fù)合陶瓷　229
7.2.3　氧化鋁基多相醫(yī)用復(fù)合陶瓷　231
7.2.4　氧化鋯基多相醫(yī)用復(fù)合陶瓷　232
7.2.5　其他多相醫(yī)用復(fù)合陶瓷　233
7.3　微量元素摻雜生物醫(yī)用陶瓷　234
7.3.1　微量元素摻雜生物惰性醫(yī)用陶瓷　236
7.3.2　微量元素摻雜生物活性醫(yī)用陶瓷　236
7.3.3　微量元素摻雜可降解生物醫(yī)用陶瓷　239
7.4　生物醫(yī)用陶瓷/高分子復(fù)合材料　239
7.4.1　納米羥基磷灰石與膠原復(fù)合　240
7.4.2　納米羥基磷灰石與聚乳酸復(fù)合　241
7.4.3　納米醫(yī)用陶瓷與聚醚醚酮復(fù)合　241
7.4.4　生物醫(yī)用陶瓷與其他高分子復(fù)合　242
7.5　生物醫(yī)用陶瓷與細胞的雜化　243
7.5.1　醫(yī)用陶瓷支架與細胞的雜化概述　243
7.5.2　醫(yī)用陶瓷支架與細胞相互作用機制　244
7.5.3　醫(yī)用陶瓷支架與細胞雜化復(fù)合物的構(gòu)建及性能　246
參考文獻　248
第8章　生物醫(yī)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　陶瓷類骨水泥的種類　256
8.1.3　磷酸鈣骨水泥的固化過程　257
8.2　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的組分及性能　259
8.2.1　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的組分　259
8.2.2　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的自固化特性　260
8.2.3　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的機械性能　260
8.2.4　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的孔隙率　261
8.2.5　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的降解特性　261
8.2.6　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的流變特性　262
8.3　磷酸鈣復(fù)合骨水泥　262
8.3.1　硅摻雜復(fù)合骨水泥　263
8.3.2　鎂摻雜復(fù)合骨水泥　263
8.3.3　磷酸鈣與高分子復(fù)合骨水泥　265
8.4　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的生物效應(yīng)　267
8.4.1　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的生物相容性　267
8.4.2　生物醫(yī)用陶瓷骨水泥的骨傳導(dǎo)性和誘導(dǎo)性　269
8.5　陶瓷骨水泥載藥釋放體系　271
8.5.1　陶瓷骨水泥固載藥物工藝　272
8.5.2　載藥陶瓷骨水泥的機械性能　273
8.5.3　載藥陶瓷骨水泥的固化時間　276
8.5.4　載藥陶瓷骨水泥的藥物釋放行為　276
8.5.5　載藥陶瓷骨水泥的體內(nèi)生物效應(yīng)及應(yīng)用　278
8.6　總結(jié)與展望　281
參考文獻　282
第9章　納米生物醫(yī)用陶瓷　289
9.1　納米生物醫(yī)用陶瓷概述　289
9.1.1　納米陶瓷的概念　289
9.1.2　納米陶瓷的表征　290
9.2　無機納米顆粒的制備　294
9.2.1　合成無機納米顆粒的方法　295
9.2.2　納米羥基磷灰石顆粒的制備　298
9.2.3　納米氧化鐵的制備　301
9.3　微納結(jié)構(gòu)陶瓷　304
9.3.1　介孔陶瓷的概念　305
9.3.2　納米結(jié)構(gòu)陶瓷微球的合成　306
9.4　納米陶瓷載體及藥物釋放　310
9.4.1　納米陶瓷載體固載藥物　310
9.4.2　藥物釋放特性　311
9.4.3　納米陶瓷釋放體系的生物效應(yīng)　313
9.5　納米陶瓷的抗腫瘤效應(yīng)　315
9.5.1　納米羥基磷灰石的抗腫瘤效應(yīng)及其機理　315
9.5.2　磁性氧化鐵的磁熱效應(yīng)與抗腫瘤作用　318
9.6　納米陶瓷示蹤成像應(yīng)用　320
9.6.1　納米陶瓷熒光示蹤顆?！?20
9.6.2　磁性納米示蹤成像顆?！?23
參考文獻　325
第10章　攜帶藥物緩釋體系的生物醫(yī)用陶瓷　333
10.1　骨組織再生修復(fù)　333
10.1.1　骨組織再生修復(fù)的生物過程　333
10.1.2　骨組織再生修復(fù)過程中的生物活性因子　333
10.1.3　生物陶瓷支架-藥物緩釋體系的提出　336
10.2　藥物緩釋體系在陶瓷支架上的組裝技術(shù)　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學(xué)交聯(lián)　337
10.2.2　層層自組裝載藥修飾多孔支架　339
10.2.3　多孔陶瓷支架孔隙表面組裝載藥高分子微球體系　339
10.3　攜帶多重藥物緩釋體系的陶瓷支架的構(gòu)建　342
10.3.1　多因子協(xié)同調(diào)控骨再生過程　342
10.3.2　多重藥物緩釋體系與三維多孔陶瓷支架的組裝技術(shù)　342
10.3.3　多因子/藥物緩釋體系的設(shè)計思想及其細胞響應(yīng)　347
參考文獻　348
第11章　生物醫(yī)用陶瓷基因組與高通量制備　353
11.1　材料及生物材料基因組概述　353
11.2　高