目錄
總序
前言
第1章緒論1
1.1生物醫用陶瓷概述及發展史1
1.1.1生物醫用陶瓷的概念1
1.1.2生物醫用陶瓷發展史2
1.1.3國際生物醫用陶瓷會議演變4
1.2生物醫用陶瓷的研究範圍5
1.2.1主要研究內容5
1.2.2制備技術的發展6
1.3生物醫用陶瓷的研究現狀及應用8
1.3.1研究現狀8
1.3.2應用領域11
參考文獻12
第2章生物醫用陶瓷材料學基礎15
2.1生物醫用陶瓷的分類及定義15
2.1.1分類原則15
2.1.2各類生物醫用陶瓷的定義16
2.2生物醫用陶瓷的晶體結構21
2.2.1氧化鋁晶體結構21
2.2.2氧化鋯晶體結構21
2.2.3磷酸鈣繫列晶體結構22
2.2.4硫酸鈣晶體結構23
2.2.5壓電陶瓷晶體結構24
2.2.6其他生物醫用陶瓷的晶體結構25
2.3生物醫用陶瓷的多級結構27
2.3.1三維宏觀多孔結構的類型28
2.3.2表面微納結構29
2.4生物醫用陶瓷的摻雜效應30
2.4.1素30
2.4.2摻雜對晶體結構及生物學效應的影響31
2.4.3摻雜對多級結構的影響36
2.5生物醫用陶瓷的機械性能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各類生物醫用陶瓷的機械性能數據44
參考文獻46
第3章生物醫用陶瓷的表界面生物效應52
3.1生物醫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理化特性和形貌結構表征58
3.2與蛋白質的相互作用59
3.2.1蛋白質在生物醫用陶瓷表面的吸附與脫附過程60
3.2.2影響蛋白質與表面作用的理化因素61
3.2.3影響蛋白質與表面作用的形態結構因素63
3.3細胞對生物醫用陶瓷的響應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生物醫用陶瓷與生物組織的相互作用77
3.4.1生物醫用陶瓷在組織中的反應77
3.4.2組織與生物醫用陶瓷表面結合的類型80
3.4.3影響組織與生物醫用陶瓷表面結合的因素82
3.4.4存在界面間隙時的界面結合84
3.4.5組織與表面結合的表征84
參考文獻85
第4章生物醫用陶瓷的組織誘導效應102
4.1材料組織誘導現像及歷史102
4.1.1材料組織誘導現像及定義102
4.1.2生物醫用陶瓷組織誘導現像的發現及演化103
4.2組織誘導的材料學因素104
4.2.1組織誘導中陶瓷組分的作用104
4.2.2陶瓷孔隙結構在組織誘導中的作用105
4.2.3表面微納結構在組織誘導中的作用109
4.3生物醫用陶瓷誘導組織再生的材料學機制112
4.3.1磷酸鈣富集內源性生長因子誘導成骨112
4.3.2鈣、磷離子釋放對誘導成骨的作用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114
4.4生物醫用陶瓷誘導組織再生的生物學過程115
4.4.1材料誘導組織再生過程中激發的生物因子117
4.4.2材料誘導組織再生中的細胞響應118
4.4.3材料骨誘導過程的信號通路119
參考文獻122
第5章生物醫用陶瓷的制備133
5.1陶瓷粉體合成133
5.1.1濕化學合成法133
5.1.2水熱法138
5.1.3固相反應法141
5.2陶瓷的燒結工藝144
5.2.1制粉、成型工藝144
5.2.2燒結工藝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
5.53D打印工藝176
5.5.13D打印原理176
5.5.23D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生物來源材料的結構與特征185
5.6.2珊瑚的轉化工藝186
5.6.3煆燒骨189
參考文獻192
第6章生物醫用陶瓷表面工程技術200
6.1構建陶瓷塗層的工藝技術概述201
6.1.1陶瓷塗層的概念202
6.1.2陶瓷塗層制備技術的特點203
6.1.3陶瓷塗層的結構204
6.1.4陶瓷塗層與基底的結合及其表征方法204
6.2熱噴塗塗層205
6.2.1熱噴塗塗層原理205
6.2.2熱噴塗工藝過程206
6.2.3等離子噴塗塗層207
6.2.4氧焰噴塗塗層208
6.3生物礦化塗層208
6.3.1生物礦化過程208
6.3.2生物礦化制備陶瓷塗層210
6.4電化學塗層211
6.4.1電化學塗層原理211
6.4.2電化學沉積技術制備陶瓷塗層212
6.4.3電泳沉積法制備陶瓷塗層213
6.5其他塗層技術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章生物醫用復合與摻雜陶瓷222
7.1生物醫用復合陶瓷概述222
7.1.1生物醫用復合陶瓷分類222
7.1.2生物活性醫用復合陶瓷225
7.2多相成分醫用復合陶瓷227
7.2.1磷酸鈣多相醫用復合陶瓷227
7.2.2硅酸鹽多相醫用復合陶瓷229
7.2.3氧化鋁基多相醫用復合陶瓷231
7.2.4氧化鋯基多相醫用復合陶瓷232
7.2.5其他多相醫用復合陶瓷233
7.3素摻雜生物醫用陶瓷234
7.3.1素摻雜生物惰性醫用陶瓷236
7.3.2素摻雜生物活性醫用陶瓷236
7.3.3素摻雜可降解生物醫用陶瓷239
7.4生物醫用陶瓷/高分子復合材料239
7.4.1納米羥基磷灰石與膠原復合240
7.4.2納米羥基磷灰石與聚乳酸復合241
7.4.3納米醫用陶瓷與聚醚醚酮復合241
7.4.4生物醫用陶瓷與其他高分子復合242
7.5生物醫用陶瓷與細胞的雜化243
7.5.1醫用陶瓷支架與細胞的雜化概述243
7.5.2醫用陶瓷支架與細胞相互作用機制244
7.5.3醫用陶瓷支架與細胞雜化復合物的構建及性能246
參考文獻248
第8章生物醫用陶瓷骨水泥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生物醫用陶瓷骨水泥的組分及性能259
8.2.1生物醫用陶瓷骨水泥的組分259
8.2.2生物醫用陶瓷骨水泥的自固化特性260
8.2.3生物醫用陶瓷骨水泥的機械性能260
8.2.4生物醫用陶瓷骨水泥的孔隙率261
8.2.5生物醫用陶瓷骨水泥的降解特性261
8.2.6生物醫用陶瓷骨水泥的流變特性262
8.3磷酸鈣復合骨水泥262
8.3.1硅摻雜復合骨水泥263
8.3.2鎂摻雜復合骨水泥263
8.3.3磷酸鈣與高分子復合骨水泥265
8.4生物醫用陶瓷骨水泥的生物效應267
8.4.1生物醫用陶瓷骨水泥的生物相容性267
8.4.2生物醫用陶瓷骨水泥的骨傳導性和誘導性269
8.5陶瓷骨水泥載藥釋放體繫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生物效應及應用278
8.6總結與展望281
參考文獻282
第9章納米生物醫用陶瓷289
9.1納米生物醫用陶瓷概述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微納結構陶瓷304
9.3.1介孔陶瓷的概念305
9.3.2納米結構陶瓷微球的合成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納米陶瓷釋放體繫的生物效應313
9.5納米陶瓷的抗腫瘤效應315
9.5.1納米羥基磷灰石的抗腫瘤效應及其機理315
9.5.2磁性氧化鐵的磁熱效應與抗腫瘤作用318
9.6納米陶瓷示蹤成像應用320
9.6.1納米陶瓷熒光示蹤顆粒320
9.6.2磁性納米示蹤成像顆粒323
參考文獻325
第10章攜帶藥物緩釋體繫的生物醫用陶瓷333
10.1骨組織再生修復333
10.1.1骨組織再生修復的生物過程333
10.1.2骨組織再生修復過程中的生物活性因子333
10.1.3生物陶瓷支架-藥物緩釋體繫的提出336
10.2藥物緩釋體繫在陶瓷支架上的組裝技術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交聯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繫339
10.3攜帶多重藥物緩釋體繫的陶瓷支架的構建342
10.3.1多因子協同調控骨再生過程342
10.3.2多重藥物緩釋體繫與三維多孔陶瓷支架的組裝技術342
10.3.3多因子/藥物緩釋體繫的設計思想及其細胞響應347
參考文獻348
第11章生物醫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