实用生物医用材料学

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出版者:上海科学技术出版社
作者:顾其胜等主编
出品人:
页数:509
译者:
出版时间:2005-9
价格:80.00元
装帧:精裝本
isbn号码:9787532380114
丛书系列:
图书标签:
  • 生物材料
  • 医用材料
  • 生物医学工程
  • 材料科学
  • 生物相容性
  • 组织工程
  • 再生医学
  • 医疗器械
  • 材料性能
  • 临床应用
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具体描述

生物医用材料是当前材料科学中的一个亮点,是运用多学科的知识和技术制成的各种装置和器械,可用于人体的各种组织器官。本书汇集了数十位专家教授的实践经验和丰富知识,以实用为准则,以临床为重点,历时3年编写而成。

本书内容分为3个层次。第一篇,即基础知识,根据材料性质的分类介绍各类生物材料。第二篇,即技术篇,介绍材料学表征、生产工艺验证、生物学评价以及欲做生物材料必须了解的法规。第三篇,即临床篇,分别从外科、骨科等近10个科室的角度来阐述应用生物材料的临床实践。

本书的读者对象为医药科研工作者、生物材料企业的生产与科研人员以及工程技术和医学院校的学生及研究生等。

现代有机合成化学前沿进展 本书将全面、深入地探讨当代有机合成化学领域最活跃、最具挑战性的前沿课题与技术进展。 第一部分:催化新范式与反应机理的深度探索 第一章:过渡金属催化在C-H键活化中的突破 本章系统梳理了近年来钯、铑、铱等过渡金属催化剂在惰性C-H键选择性官能团化方面取得的里程碑式成就。重点分析了导向基团设计的新策略,如何实现远程、多重C-H键的精确控制。深入讨论了机理研究的新工具,例如原位光谱技术在揭示高活性中间体和催化循环中的应用。具体内容涵盖: 1. 导向基团的演进: 从传统的吡啶、酰胺基团到新型的瞬时导向基团(Transient Directing Groups, TDG)的设计与应用,如何拓展底物普适性和反应兼容性。 2. 氧化还原中性C-H活化: 探讨不依赖外部氧化剂或还原剂的催化体系,特别关注光氧化还原催化与C-H键活化的耦合,实现更绿色的合成路径。 3. 不对称C-H官能团化: 聚焦于如何构建手性中心,包括手性配体的设计、立体选择性控制的机制解析,以及在复杂天然产物骨架构建中的实例展示。 第二章:光化学与电化学在有机合成中的集成应用 随着可持续化学理念的深入,光催化和电化学已成为有机合成的新兴驱动力。本章详细阐述了如何利用光能和电能替代传统的热能或化学计量试剂,实现高选择性和高效率的转化。 1. 光氧化还原催化(Photoredox Catalysis): 深入分析了基于有机染料、金属配合物(如铱、钌配合物)和新兴的非贵金属光催化剂的作用机制。重点介绍了自由基生成、氧化还原循环在C-C键、C-N键构建中的应用,如脱羧偶联、烷基化反应等。 2. 电化学有机合成: 讨论了电化学反应器设计(如流通式反应器)的优化,以及电位控制在选择性氧化还原反应中的精准调控。案例研究包括电化学驱动的偶联反应、环化反应以及对传统化学计量氧化剂的替代方案。 3. 光电耦合体系: 探讨如何将光催化与电化学方法结合,实现串联反应或在温和条件下完成高能垒转化。 第二章:新型偶联反应与骨架构建 本章聚焦于如何利用新颖的催化策略构建复杂碳骨架,特别是那些难以通过传统方法实现的键合。 1. 重氮化合物在合成中的复兴: 探索重氮化合物作为安全、可控的碳正离子或自由基前体,在过渡金属催化下的环加成、插入反应中的应用。 2. 原子经济性反应: 讨论脱氢偶联、分子内重排等原子经济性高的反应类型,特别是那些能够一步构建多环体系的串联反应序列。 3. 新型亲核试剂的开发: 介绍有机锌、有机硅、硼酸酯等亲核试剂在交叉偶联反应中的最新发展,以及这些试剂在水相或非传统溶剂中的稳定性与反应性。 第二部分:不对称催化与立体化学控制 第三章:手性配体与有机小分子催化的发展 不对称催化是现代合成化学的核心,本章着重于新一代手性催化剂的设计理念及其在复杂分子合成中的应用。 1. 手性膦配体的创新: 介绍基于BINOL、BOX骨架的衍生配体,以及如何通过立体电子效应调控催化剂的活性和对映选择性。重点关注螺环骨架、轴手性的应用。 2. 不对称氢化与氢胺化: 深入分析了不对称转移氢化(ATH)和直接不对称氢化(AH)的最新进展,特别是在烯烃、亚胺和酮类化合物上的应用,以及如何实现高对映选择性的同时提高反应速率。 3. 有机小分子催化(Organocatalysis): 探讨基于脯氨酸衍生物、手性硫脲/胍、以及新型的氮杂卡宾(NHC)催化剂在不对称Aldol反应、Michael加成、环氧化反应中的表现。重点分析了氢键供体/受体策略在立体控制中的作用。 第四章:酶催化与生物催化在合成中的地位 本章探讨生物催化剂(酶)如何为有机合成提供环境友好且高度选择性的工具。 1. 定向进化与酶的改造: 介绍通过高通量筛选和基因工程技术对天然酶(如脂肪酶、酮还原酶、转氨酶)进行改造,以适应非天然底物或极端反应条件(如非水溶剂、高温)。 2. 新型酶促反应的开发: 关注非天然氨基酸合成、碳水化合物修饰以及C-H键活化酶(如P450酶)在合成中的应用潜力。 3. 酶催化与化学催化的集成: 讨论如何设计串联酶促反应网络(Cascade Reactions)或将酶催化与过渡金属催化耦合,实现高效的“一锅法”复杂分子合成。 第三部分:合成方法学的实际挑战与未来方向 第五章:复杂分子合成与天然产物全合成 本章将前沿合成方法学应用于实际的复杂分子构建,展示其在药物发现和结构确证中的价值。 1. 新药分子砌块的合成: 聚焦于具有药理活性骨架(如杂环化合物、环丙烷、手性季碳中心)的高效、规模化合成方法。 2. 全合成策略的创新: 分析近期完成的具有挑战性的天然产物全合成案例,重点是其所采用的关键新反应步骤,以及对合成效率和步骤经济性的提升。 3. 片段连接策略(Fragment Linking): 探讨如何利用模块化合成的理念,通过高效偶联反应将预先构建的复杂片段连接成目标大分子。 第六章:合成化学的自动化与智能化 本章展望合成化学迈向工业4.0的趋势,即利用自动化平台加速反应开发与优化。 1. 高通量实验(HTE)平台: 介绍用于筛选催化剂、配体和反应条件的自动化机器人系统,以及如何利用数据科学处理和分析海量实验结果。 2. 反应的流程化与连续流化学: 探讨从批次反应向连续流反应的转化,特别是对于高危试剂(如叠氮化物、重氮化合物)或高放热反应的安全控制和放大生产。 3. 人工智能(AI)辅助合成设计: 介绍如何利用机器学习模型预测反应产率、选择性,甚至逆向设计合成路线(Retrosynthesis),指导实验设计,提高研发效率。 本书面向高年级本科生、研究生、以及致力于有机合成方法学研究的科研人员,旨在提供一个全面、深入且面向未来的技术视野。

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这本书的语言风格非常具有个人特色,它不像传统教材那样干巴巴的,而是充满了引导性和启发性,仿佛有一位经验丰富的导师在你身旁低声讲解。作者在关键概念处,会用一些生动的比喻来帮助理解抽象的科学现象。比如,描述纳米颗粒与细胞膜相互作用时,他用了一个“锁和钥匙”的模型来解释表面配体与受体的特异性结合,这个比喻瞬间就让那个复杂的生物化学过程变得直观易懂。而且,作者在行文中时不时会抛出一些开放性的问题,鼓励读者进行批判性思考,比如:“如果我们将这种材料的降解速率提高一倍,对器官的长期功能维护会带来怎样的潜在风险?”这些引导性的提问,有效地将读者的主动学习能力激发了出来。整个阅读过程下来,感觉更像是一场富有建设性的对话,而不是单向的信息灌输。这使得即便是面对那些需要大量记忆的专业术语和复杂的化学结构时,也不会让人感到枯燥乏味,反而充满了探索的乐趣。这种人文关怀与科学精神的结合,是这本书最打动我的地方。

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这本书的实用性体现在它对行业标准的关注上,这方面的内容处理得非常接地气,远超一般教科书的范畴。它不仅仅停留在理论介绍,而是非常务实地讨论了“如何将实验室成果转化为可上市产品”这一关键环节。书中专门辟出篇幅,详细介绍了ISO和ASTM等国际标准组织对植入物材料提出的具体要求,包括拉伸强度、疲劳寿命测试的循环次数,乃至生物学评价的“阳性对照”和“阴性对照”的选择标准。对于我这种正处于产品开发初期的研究者而言,这些信息简直是宝贵的“避坑指南”。它清晰地指出了,一个在体外表现完美的材料,在动物模型中可能因为某种未被考虑到的界面效应而失败。更实用的是,书中还穿插了大量实际案例的“经验教训总结”,分析了过去十年内几款知名失败产品的材料选择失误点。这使得书中的知识体系更加立体化,让人不仅知道“怎么做”,更知道“为什么不能那样做”。这种将学术理论与产业实践紧密耦合的处理方式,是这本书最让我感到惊喜的地方。

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这本书的装帧设计确实很讲究,封面那种哑光处理的质感,配上那深邃的蓝色调,一眼望去就给人一种沉稳、专业的感觉,让人忍不住想翻开一探究竟。我尤其喜欢它内页纸张的选择,不是那种光秃秃的、容易反光的纸,而是略带纹理的米白色,即便是在长时间阅读后,眼睛也不会感到明显的疲劳。更值得称赞的是排版,它在专业性和易读性之间找到了一个绝佳的平衡点。图文的结合处理得非常巧妙,那些复杂的结构示意图和实验流程图,都清晰地被嵌入在相关的文字段落旁边,而不是堆砌在书的末尾,这极大地提高了阅读的流畅性。例如,讲解那些高分子材料的力学性能测试时,旁边配的小插图不仅标注精确,色彩区分度也很高,让人一眼就能抓住关键的应力-应变曲线特征。而且,全书的字体选择和行间距都经过了精心的设计,即便是初次接触这个领域的读者,也能比较顺畅地跟上作者的思路。总而言之,光是拿起这本书,阅读过程中的物理体验就已经是一种享受,看得出出版方在细节上的用心程度,绝非市面上那些粗制滥造的教材可比拟。这不仅仅是一本工具书,更像是一件精心制作的工艺品,让人爱不释手。

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如果要用一个词来概括这本书的阅读感受,那就是“严谨到近乎苛刻的逻辑推导”。我发现这本书的叙事逻辑非常清晰,它很少使用跳跃式的论证,而是层层递进,步步为营。每一章节的开头,都会对本章的核心概念进行一个简洁却全面的定义,然后通过一系列的数学模型和实验验证来支撑这个概念。对于那些复杂的生物物理过程,作者并没有选择简化处理,而是采用了最接近真实的数学描述。我特别欣赏作者在处理“跨学科融合”时的平衡术。例如,当涉及到生物力学时,书中引用的力学定律和材料本构方程,都标注了其在生物体环境下的修正条件,这避免了将物理学理论生搬硬套到生物系统中的常见错误。这种对待科学的敬畏感和严谨态度,贯穿了全书始终。读完一个部分,总有一种“原来如此,原来是这样推导出来的”的豁然开朗感,而不是“我大概知道是怎么回事”的模糊印象。这对于希望打下扎实基础,而非仅为应试的读者来说,无疑是最大的价值所在。

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这本书的理论深度和广度,远远超出了我最初的预期,简直像打开了一个通往新世界的大门。我原以为它会侧重于基础的材料学原理复述,但实际上,作者将宏观的性能指标与微观的分子结构变化关联得极其紧密。特别是关于生物相容性那几章,探讨的角度非常新颖和深入。它没有停留在“好的材料必须不引起排异反应”这种泛泛而谈的层面,而是细致地剖析了不同表面电荷、亲疏水性和表面粗糙度如何影响细胞的黏附、增殖乃至最终的分化路径。比如,在描述炎症反应调控时,书中引用了近十年的前沿研究数据来佐证其观点,这使得内容极具时效性和说服力。更令人印象深刻的是,作者在阐述材料降解机制时,不仅分析了水解、氧化等化学途径,还结合了体内酶促反应的动力学模型,让我开始理解为什么同一种聚合物在不同生理环境下表现出迥异的寿命。这种深入到机制层面的剖析,对于科研人员来说,简直是如虎添翼的知识储备,它不再是简单的知识搬运工,而是一个构建知识体系的强大支架。

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