Biomaterials for Drug Delivery and Tissue Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Materials Research Society

作者:Narasimhan, B. 编

出品人:

页数:302

译者:

出版时间:2001-9-14

价格:USD 35.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781558995727

丛书系列:

图书标签:

• Biomaterials
• Drug Delivery
• Tissue Engineering
• Biomedical Engineering
• Materials Science
• Regenerative Medicine
• Scaffolds
• Controlled Release
• Biocompatibility
• Nanomaterials

纳米颗粒的精密化学：从分子设计到临床应用 在蓬勃发展的生命科学与材料科学交叉领域，一个关键的领域正以前所未有的速度吸引着研究者的目光，那就是纳米颗粒的精密化学。它不仅仅是制造微小粒子的技术，更是一门精密的艺术，致力于通过对材料在纳米尺度上的精准操控，来解锁前所未有的功能，为疾病的诊断、治疗以及人体组织的修复与再生提供全新的解决方案。本书将深入探讨纳米颗粒在化学层面的设计、合成、表征及其在生物医学领域广泛而深刻的应用。 第一章：纳米颗粒化学设计的基础 本章将奠定读者对纳米颗粒化学设计的理解。我们将从分子层面出发，探讨构成纳米颗粒的基本化学实体——单体、聚合物、无机物等。理解这些基础单元的化学结构、官能团以及它们之间的相互作用，是设计特定功能纳米颗粒的第一步。我们将深入研究共价键、离子键、氢键、范德华力等不同化学键在稳定纳米颗粒结构中的作用，以及如何利用这些作用力来调控颗粒的尺寸、形状和表面性质。 此外，本章还将详细阐述材料选择的原则。为何某些聚合物适合作为药物载体，而另一些则更适用于构建支架？我们将分析不同材料的生物相容性、可降解性、机械性能、电化学性质等关键参数，并结合具体的应用场景，讲解如何做出最优化的选择。例如，对于体内给药系统，生物可降解性和低毒性是首要考虑因素；而对于组织工程，材料的机械强度和诱导细胞生长的能力则至关重要。 最后，我们将介绍表面化学的魔力。纳米颗粒的表面积占其总体积的比例极大，因此表面化学对其性质的影响尤为显著。本章将深入探讨表面修饰的重要性，包括如何引入亲水/疏水基团以调控颗粒在不同生物介质中的分散性，如何连接靶向分子（如抗体、多肽）以实现对特定细胞或组织的精准识别，以及如何接枝PEG（聚乙二醇）等抗免疫原性分子以延长颗粒在体内的循环时间。我们将通过丰富的实例，展示表面化学如何赋予纳米颗粒“智慧”，使其能够主动与生物环境进行交互。 第二章：纳米颗粒的合成策略与方法 掌握了纳米颗粒的化学设计理念后，本章将聚焦于如何将这些设计转化为实际的纳米颗粒。我们将系统介绍多种主流的纳米颗粒合成方法，并深入分析其原理、优缺点以及适用范围。 （一）聚合物基纳米颗粒的合成： 自组装法： 详细讲解两亲性嵌段共聚物在特定溶剂中自发形成胶束、囊泡等纳米结构的原理。我们将分析不同聚合物链的长度、疏水/亲水比例如何影响组装体的形态和稳定性。 沉淀聚合法： 阐述通过控制溶剂极性变化引发单体聚合，并在聚合过程中形成纳米颗粒的机制。我们将讨论引发剂、单体浓度、反应温度等关键因素对颗粒尺寸和分布的影响。 乳液/悬浮聚合法： 详细介绍如何在油水界面或水相中，通过单体聚合形成纳米或微米级聚合物颗粒。我们将重点讲解稳定剂、分散剂的作用，以及如何控制粒径分布。 电喷雾技术： 介绍电喷雾技术在高电压作用下将聚合物溶液雾化成带电液滴，最终干燥形成纳米颗粒的原理，并探讨其在制备复杂形貌和多层结构纳米颗粒方面的优势。 （二）无机纳米颗粒的合成： 溶胶-凝胶法： 详细阐述通过金属醇盐在溶液中水解、缩合形成三维网络结构，最终得到氧化物纳米颗粒的机理。我们将讨论pH值、反应时间、前驱体浓度等对颗粒性质的影响。 沉淀法： 介绍通过改变溶液的pH值或加入沉淀剂，使无机盐发生沉淀并形成纳米晶体的过程。我们将讨论晶种的形成、生长过程以及如何通过控制反应条件来获得特定晶型和尺寸的纳米颗粒。 水热/溶剂热法： 讲解在密闭容器中，于高温高压条件下进行的化学反应，以及该方法如何用于合成具有规整形貌和高结晶度的无机纳米材料。 模板法： 探讨利用预先制备好的模板（如多孔氧化铝、氧化硅）来指导无机纳米材料的生长，从而获得具有特定孔道结构或形貌的纳米颗粒。 （三）混合型纳米颗粒的合成： 共沉淀法： 介绍将多种无机盐或有机物按比例混合，在同一反应体系中进行沉淀，从而获得复合型纳米颗粒。 层层自组装法： 探讨利用静电吸引或其他相互作用力，将不同带电荷的纳米材料或聚合物层层堆积，构建多层结构的功能纳米颗粒。 在本章的最后，我们将强调绿色化学原则在纳米颗粒合成中的应用，例如使用可再生溶剂、降低能耗、减少有毒副产物等，以推动可持续的纳米材料发展。 第三章：纳米颗粒的表征技术 要确保合成的纳米颗粒符合设计要求，精确的表征技术是必不可少的。本章将系统介绍用于纳米颗粒的各种表征手段，并深入解析其原理和数据解读。 尺寸与形貌表征： 透射电子显微镜 (TEM) 和扫描电子显微镜 (SEM)： 详细介绍这两种技术的成像原理，如何观察纳米颗粒的尺寸、形状、表面形貌以及内部结构。 原子力显微镜 (AFM)： 讲解AFM如何实现对纳米颗粒表面的高分辨率成像，并能测量颗粒的高度、粗糙度等三维信息。 动态光散射 (DLS)： 阐述DLS测量纳米颗粒在溶液中布朗运动，并据此计算颗粒粒径分布和多分散指数的原理。 纳米颗粒追踪分析 (NTA)： 介绍NTA如何通过追踪单个纳米颗粒的运动来提供更精确的粒径分布信息，尤其适用于小尺寸颗粒。 表面性质表征： X射线光电子能谱 (XPS)： 讲解XPS如何分析纳米颗粒表面的元素组成、化学状态和化学键信息。 傅里叶变换红外光谱 (FTIR)： 介绍FTIR如何鉴定纳米颗粒的化学官能团，并用于监测表面修饰反应。 zeta电位测量： 阐述zeta电位如何反映纳米颗粒表面的电荷状态，以及它对颗粒分散稳定性的影响。 结构与结晶度表征： X射线衍射 (XRD)： 介绍XRD如何分析纳米颗粒的晶体结构、晶格参数和结晶度。 差示扫描量热法 (DSC) 和热重分析 (TGA)： 讲解DSC和TGA如何研究纳米颗粒的热稳定性、相变行为以及降解动力学。 载药量与包封率表征： 紫外-可见分光光度法 (UV-Vis)： 介绍如何通过测量负载药物的吸光度来计算载药量和包封率。 高效液相色谱法 (HPLC)： 阐述HPLC在精确分离和定量分析药物在纳米颗粒内外的应用。 荧光光谱法： 讲解如何利用荧光标记的药物或纳米颗粒来定量分析载药情况。 第四章：纳米颗粒在药物递送中的应用 本章将聚焦于纳米颗粒如何革新传统的药物递送方式，实现更安全、更高效的治疗。 控释与缓释系统： 详细分析不同结构纳米颗粒（如聚合物纳米粒、脂质体、固体脂质纳米粒）如何通过调控药物的释放速率，延长药物在体内的作用时间，减少给药频率。我们将深入探讨溶胀、扩散、降解等释放机制。 靶向递送系统： 重点介绍如何通过在纳米颗粒表面修饰靶向配体，实现药物向特定细胞、组织或病变部位的精准递送。我们将讨论主动靶向（如利用抗体、叶酸受体）和被动靶向（如基于EPR效应）的策略。 增强药物的溶解性和生物利用度： 许多药物存在溶解度低、生物利用度差的问题。本章将阐述纳米颗粒如何通过微粉化、纳米化或形成固态分散体等方式，显著提高难溶性药物的溶解度和跨膜吸收效率。 多功能纳米载体： 探讨如何设计能够同时实现药物递送、诊断（如成像）以及治疗（如光动力疗法、基因疗法）的多功能纳米颗粒，实现“诊疗一体化”。 基因递送载体： 详细介绍纳米颗粒在递送核酸（如siRNA、mRNA、质粒DNA）方面的应用，以及如何克服核酸易降解、难以跨膜等挑战。 第五章：纳米颗粒在组织工程中的应用 本章将深入探讨纳米颗粒在促进人体组织修复与再生方面的巨大潜力。 仿生支架材料： 介绍如何将纳米颗粒添加到聚合物支架中，以模拟天然细胞外基质的纳米结构，提高支架的机械性能、生物相容性、细胞黏附与增殖能力。 生长因子与生物活性分子的递送： 纳米颗粒可以作为生物活性分子的保护性载体，在组织修复过程中缓慢、可控地释放生长因子、细胞因子等，诱导干细胞分化和组织再生。 细胞行为的调控： 探讨纳米颗粒如何直接影响细胞的迁移、分化、增殖等行为。例如，某些纳米材料可以模拟细胞外基质的信号，引导细胞向特定方向生长。 骨组织工程： 详细介绍纳米颗粒（如羟基磷灰石、生物活性玻璃）在促进骨修复、诱导成骨细胞分化方面的应用，以及如何与聚合物支架结合构建仿生骨组织工程材料。 软组织工程： 探讨纳米颗粒在皮肤、血管、神经等软组织再生中的应用，以及如何利用纳米结构来影响细胞外基质的重塑和组织结构的形成。 3D打印与组织工程： 介绍纳米颗粒如何与生物墨水结合，通过3D打印技术构建具有复杂三维结构的仿生组织工程支架，为个体化治疗提供可能。 第六章：纳米颗粒的生物安全性与伦理考量 尽管纳米颗粒展现出巨大的应用前景，但对其生物安全性的评估和伦理考量同样至关重要。本章将对其进行深入探讨。 体内行为与代谢： 分析纳米颗粒在进入体内后的分布、代谢、排泄途径。我们将讨论其在不同器官的蓄积情况，以及潜在的毒性反应。 免疫原性与细胞毒性： 评估纳米颗粒引发的免疫反应，以及其对不同类型细胞的直接毒性。我们将探讨如何通过材料设计和表面修饰来降低这些风险。 长期影响与环境问题： 关注纳米颗粒在体内的长期累积效应，以及降解产物对环境可能产生的影响。 监管与法规： 介绍目前各国对纳米材料的监管政策，以及未来发展趋势，确保纳米材料的安全应用。 伦理挑战： 讨论纳米技术在生物医学应用中可能带来的伦理问题，如隐私保护、知情同意、公平分配等。 结论 纳米颗粒的精密化学是一门充满挑战且极具潜力的学科。通过对分子层面的精准设计，结合高效的合成与表征技术，我们能够创造出具有特定功能和优异性能的纳米材料。本书全面而深入地探讨了纳米颗粒在药物递送和组织工程领域的广泛应用，并强调了生物安全性与伦理考量的重要性。随着技术的不断进步，纳米颗粒必将在未来的生物医学领域扮演越来越重要的角色，为人类健康带来革命性的进步。

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