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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:International Symposium on Mathematical/ Mondaini, R./ Dilao, Rui/ Brazilian Symposium of Mathematic

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:

价格:125

装帧:HRD

isbn号码:9789812567970

丛书系列:

图书标签:

• 生物材料
• 生物医学工程
• 材料科学
• 生物力学
• 组织工程
• 生物相容性
• 医疗器械
• 纳米材料
• 表面工程
• 生物物理学

探索生命科学前沿：生物材料科学与工程综合导论 本书聚焦于生物材料科学与工程领域的前沿研究与核心概念，旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架。本书内容涵盖了从基础理论到尖端应用的广泛光谱，尤其侧重于材料与生物系统的复杂相互作用机制，以及如何利用这些知识来解决当前的生物医学挑战。 --- 第一部分：生物材料基础与结构解析 本部分系统阐述了构成现代生物材料科学的基石。我们首先深入探讨了生物相容性（Biocompatibility）的复杂内涵，超越了传统的无毒性定义，重点分析了炎症反应、免疫逃逸以及长期组织整合的分子机制。章节细致区分了生物惰性材料、生物活性材料和生物可吸收材料在体内的动态响应差异。 随后，本书对高分子生物材料的结构与性能关系进行了详尽的解析。我们考察了聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物（PLGA）的降解动力学，并引入了拓扑结构对细胞行为（如迁移、分化）的调控作用。书中对合成聚合物如聚乙二醇（PEG）的化学修饰策略进行了深入探讨，强调了其在“隐形”材料设计中的关键地位。 在无机和复合材料方面，本书着重介绍了生物活性陶瓷和玻璃的表面化学，特别是硅酸钙类材料与骨组织形成过程中的离子交换机制。我们详细分析了纳米材料的尺寸效应，包括量子点和金属纳米粒在生物环境中的稳定性、表面能和潜在的毒理学考量。不同于宏观材料，纳米尺度的生物材料展现出独特的生物活性，本书对此类现象进行了系统的实验证据梳理和理论建模。 第二部分：组织工程与再生医学的基石 本部分是全书的核心，构建了从细胞到完整器官再造的理论与技术蓝图。 细胞-材料界面： 重点剖析了细胞外基质（ECM）的分子组成和力学特性，并阐述了如何设计仿生支架来模拟天然ECM的生物物理信号。我们详细讨论了细胞黏附分子（如整合素）与材料表面特定配体（如RGD序列）的结合动力学，以及这种结合如何触发细胞内信号转导通路，从而决定细胞的命运。 支架构建技术： 本部分详尽对比了多种先进的支架制造技术。静电纺丝（Electrospinning）被深入分析，不仅展示了其构建高孔隙率纳米纤维网络的能力，还探讨了如何通过控制电场参数和聚合物溶液粘度来调控纤维的直径和三维结构，以匹配特定组织的需求。增材制造（3D/4D打印）作为新兴技术，其在构建具有精确孔隙率梯度和内部血管化结构的复杂器官模型中的潜力被全面评估，并讨论了生物墨水（Bio-ink）的流变学特性与细胞存活率之间的权衡。 生物反应器与动态培养： 组织工程的成功不仅依赖于静态支架，更依赖于模拟体内生理环境的动态培养系统。本书详细介绍了生物反应器（Bioreactors）的设计原理，包括不同类型的流体力学载荷（剪切应力、拉伸应力）如何影响软骨、骨骼和心肌组织的成熟与功能化。我们探讨了如何通过优化氧气传输速率和营养物质灌注，实现体外组织的血管化和功能性成熟。 第三部分：先进生物材料在疾病治疗中的应用 本部分将理论和技术应用于具体的临床挑战，展示生物材料如何驱动下一代疗法。 药物递送系统（DDS）： 这是生物材料应用最为成熟的领域之一。本书深入研究了智能响应性递送系统，如pH敏感、温度敏感或酶响应性聚合物胶束和纳米颗粒。我们详细分析了这些系统的载药量、释放动力学的精确控制，以及如何通过靶向配体修饰实现对肿瘤微环境或炎症部位的特异性富集。对基因递送载体（如阳离子脂质体和聚合物）的稳定性、细胞内吞效率和基因释放机制也进行了严谨的论述。 植入物与生物界面工程： 针对骨科、心血管和神经修复领域，本书探讨了如何通过材料改性来解决长期植入物的挑战。在骨科领域，重点分析了骨传导性与骨诱导性材料的协同设计，以加速骨缺损的修复。在心血管植入物中，本书关注于抗血栓材料的表面功能化，特别是如何通过固定肝素或其他抗凝血因子，或设计模仿内皮细胞表面的超光滑界面，来抑制血小板激活。对于神经界面，我们考察了具有高导电性和柔性的导电聚合物，以促进神经元生长和信号传输。 生物传感与诊断： 生物材料在体内外诊断中的应用日益重要。本部分介绍了基于纳米材料和水凝胶的生物传感器设计。我们分析了如何利用材料的特异性吸附或催化特性，实时监测生物标志物浓度。尤其关注了可穿戴生物电子学中柔性电子器件的封装材料和电极材料的选择，它们必须兼顾生物惰性与优异的电化学性能。 第四部分：生物材料的未来展望与伦理考量 本书的最后部分着眼于学科的未来发展方向，并引入了批判性的思维框架。 4D生物材料与自适应系统： 介绍了4D打印的概念，即材料在特定环境刺激下（如湿度、温度、光照）可以随时间（第四维度）发生可编程的形状变化。这为开发具有自适应修复能力或动态药物释放功能的植入物提供了新的途径。 合成生物学与材料的结合： 探讨了如何利用基因工程微生物作为“活体工厂”，来生产具有复杂结构和特定生物功能的天然或仿生高分子（如蜘蛛丝蛋白、胶原蛋白衍生物），从而绕过传统化学合成的复杂性。 伦理、监管与可持续性： 鉴于生物材料日益深入人体，本书对相关的伦理挑战进行了讨论，包括长期植入物的安全性和患者知情同意。同时，我们也审视了材料生命周期管理，特别是可降解材料的长期环境影响，以及开发更可持续、更“绿色”的生物材料制造流程的必要性。 --- 本书特色： 跨学科融合： 紧密结合化学、物理学、生物学和工程学的前沿成果。 深入机制： 强调理解材料与生命体之间相互作用的分子和细胞机制。 技术导向： 对当前主流和新兴的材料制备与表征技术进行了详尽的技术指南和案例分析。 本书适合对象： 材料科学、生物医学工程、药学、生物化学及相关领域的本科高年级学生、研究生以及致力于生物材料研究的科研人员和临床医生。

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