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熊党生 著

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• 生物材料
• 组织工程
• 生物医学工程
• 再生医学
• 材料科学
• 生物工程
• 医学材料
• 组织修复
• 生物相容性
• 临床应用

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030568120

版次：01

商品编码：12347761

包装：平装

丛书名： “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材"十二五"江苏省高等学校重点教材

开本：16开

出版时间：2018-05-01

页数：336

字数：550000

正文语种：中文

内容简介

《生物材料与组织工程（第二版）》分为两部分：1～7章为生物材料部分，主要介绍生物医用材料的特点、要求、结构与性能、评价方法及其在医学中的应用，分别对医用金属材料、医用陶瓷材料、医用高分子材料、生物材料表面改性和纳米生物材料进行详细论述。第8～13章为组织工程部分，首先介绍组织工程三要素，重点论述细胞分子生物学、组织工程化皮肤、骨组织工程以及肌腱和韧带组织工程等。《生物材料与组织工程（第二版）》在系统性、科学性的基础上力求反映相关技术新的研究进展。

目录

目录
第1章 绪论 1
1.1 生物材料发展背景 1
1.2 生物材料的分类 2
1.3 生物材料的使用性能 2
1.4 生物材料与组织工程学 5
参考文献 6
第2章 生物相容性及生物学评价 7
2.1 人体生理环境 7
2.2 生物相容性 8
2.2.1 组织相容性 8
2.2.2 血液相容性 9
2.3 材料在生物体内的反应 11
2.3.1 膨胀与浸析 12
2.3.2 腐蚀与溶解 12
2.3.3 生物分子与材料表面的反应 14
2.3.4 高分子材料的水解与降解 14
2.4 宿主反应 15
2.4.1 伤口愈合过程 15
2.4.2 免疫反应与补体系统 17
2.4.3 全身反应 18
2.4.4 材料与肿瘤的产生 20
2.4.5 植入感染 22
2.5 植入物的病理学反应 23
2.6 生物材料的生物相容性评价 24
2.6.1 生物学评价项目的选择 24
2.6.2 生物学评价与新材料研究 25
2.6.3 生物学评价试验方法及特点 26
2.7 生物相容性研究及评价展望 26
参考文献 27
第3章 医用金属材料 28
3.1 概述 28
3.2 医用金属材料的特性与要求 28
3.2.1 金属材料的生物相容性 28
3.2.2 金属材料的力学性能 29
3.2.3 金属材料的腐蚀性能 30
3.3 常用医用金属材料 30
3.3.1 不锈钢 30
3.3.2 钴基合金 33
3.3.3 钛和钛合金 36
3.3.4 齿科用金属 39
3.3.5 其他金属 42
3.4 医用金属材料的腐蚀 43
3.4.1 腐蚀的机理 43
3.4.2 生理腐蚀 44
3.4.3 常用金属材料的耐腐蚀性能 45
3.5 医用金属材料的腐蚀磨损 46
3.5.1 常见腐蚀磨损 46
3.5.2 腐蚀与磨损协同作用原理 48
3.5.3 腐蚀磨损试验设备 48
3.5.4 各种医用金属植入物腐蚀磨损研究 50
3.6 医用金属材料的微动磨损 54
3.6.1 微动及微动磨损概念 54
3.6.2 微动磨损机理 55
3.6.3 微动磨损的试验方法 56
3.6.4 纯钛及钛合金植入体的微动磨损 57
3.6.5 不锈钢植入体的微动磨损 57
3.6.6 植入体表面HAP涂层的微动磨损 59
3.6.7 植入体表面DLC涂层的微动磨损 60
3.7 金属与合金表面涂层处理 61
3.7.1 物理化学方法 61
3.7.2 形态学方法 63
3.7.3 生物化学方法 63
3.8 医用金属材料研究进展 64
3.8.1 医用镁及镁合金材料的研究 64
3.8.2 多孔医用金属材料研究 67
3.8.3 常用金属植入材料的发展 70
参考文献 72
第4章 医用陶瓷材料 79
4.1 概述 79
4.2 陶瓷结构与性能的关系 81
4.2.1 陶瓷的结构 82
4.2.2 陶瓷的物理性能 83
4.3 磷酸钙陶瓷 85
4.3.1 磷酸钙陶瓷概述 85
4.3.2 羟基磷灰石 87
4.3.3 磷酸三钙 97
4.4 生物活性玻璃与生物微晶玻璃 101
4.4.1 生物活性玻璃的结构和特性 102
4.4.2 生物玻璃的活性 102
4.4.3 常见的生物活性玻璃 104
4.4.4 展望 108
4.5 其他生物陶瓷 109
4.5.1 氧化铝生物陶瓷 109
4.5.2 氧化锆生物陶瓷 110
4.6 陶瓷材料的增韧强化 113
4.6.1 增韧机制 113
4.6.2 展望 114
4.7 陶瓷基生物医用复合材料 115
4.7.1 生物陶瓷与陶瓷复合材料 115
4.7.2 生物陶瓷与高分子复合材料 118
4.7.3 生物陶瓷复合材料的展望 121
参考文献 122
第5章 医用高分子材料 126
5.1 概述 126
5.2 高分子材料的特性 127
5.2.1 近程结构 128
5.2.2 远程结构 130
5.3 人工器官 131
5.3.1 分类 131
5.3.2 具体介绍 132
5.4 医用黏合剂 153
5.5 药用高分子材料 155
5.6 高分子免疫佐剂 156
5.6.1 免疫概述 156
5.6.2 免疫佐剂 157
5.7 医用诊断高分子 159
5.7.1 疾病诊断的机理 160
5.7.2 应用的高分子材料 161
5.7.3 高分子诊断试剂应用实例 162
5.8 几种重要的医用高分子材料 163
5.8.1 尼龙 163
5.8.2 聚乙烯 163
5.8.3 超高分子量聚乙烯 164
5.8.4 聚甲基丙烯酸甲酯 171
5.8.5 橡胶 172
5.8.6 水凝胶 172
5.9 生物医用高分子材料的发展概况与趋势 178
5.9.1 发展概况 178
5.9.2 发展趋势 181
参考文献 182
第6章 生物材料表面改性 186
6.1 概述 186
6.2 材料表面接枝聚合物刷改性 186
6.2.1 聚合物刷的理论研究 186
6.2.2 聚合物刷的主要合成方法 187
6.2.3 聚合物刷的应用 192
6.3 等离子体技术 195
6.3.1 等离子喷涂法 195
6.3.2 离子注入表面改性 196
6.3.3 等离子体聚合 197
6.4 离子束技术的表面改性 198
6.5 电化学沉积技术 200
6.6 材料表面生物化 202
6.6.1 引入生物活性物质 202
6.6.2 改善表面的亲/疏水性能 205
6.6.3 改善表面电荷分布 205
6.6.4 设计微相分离结构 206
6.6.5 接枝两性离子聚合物/生物大分子 207
6.7 表面修饰 207
参考文献 209
第7章 纳米生物材料 212
7.1 概述 212
7.1.1 纳米生物材料的概念和基本效应 212
7.1.2 纳米生物材料的制备方法 214
7.2 高分子纳米生物材料 217
7.2.1 磁共振造影剂中使用的高分子纳米生物材料 217
7.2.2 靶向药物载体中使用的高分子纳米生物材料 227
7.2.3 纳米控释系统中使用的高分子纳米生物材料 231
7.2.4 基因治疗中使用的高分子纳米生物材料 232
7.2.5 免疫分析中使用的高分子纳米生物材料 235
7.3 陶瓷纳米生物材料 238
7.3.1 纳米羟基磷灰石生物陶瓷材料 238
7.3.2 纳米TiO2颗粒及其应用 242
7.3.3 纳米氧化硅微粒在细胞分离中的应用 245
7.4 纳米生物复合材料 246
7.4.1 纳米羟基磷灰石生物复合材料 247
7.4.2 基于碳纳米管的纳米生物材料 250
7.4.3 磁性纳米生物复合材料 254
7.5 纳米组织工程支架材料 257
7.5.1 纳米纤维组织工程支架 258
7.5.2 纳米复合组织工程支架 261
7.6 纳米生物材料展望 262
参考文献 263
第8章 组织工程学概述 270
8.1 组织工程的提出 270
8.2 组织工程三要素 271
8.2.1 种子细胞 271
8.2.2 组织工程支架 273
8.2.3 生长因子 273
8.3 组织工程研究方法 274
8.4 组织工程相关生物材料 275
8.5 组织工程的应用及展望 277
参考文献 278
第9章 细胞分子生物学 280
9.1 概述 280
9.2 细胞核 281
9.2.1 基因表达控制 281
9.2.2 转录因子 282
9.2.3 其他基因活度控制 282
9.3 细胞质 283
9.4 细胞成长和死亡 285
9.5 细胞骨架 288
9.6 细胞黏附分子 291
9.7 细胞外基质 292
9.7.1 胶原 292
9.7.2 纤粘连蛋白 293
9.7.3 层粘连蛋白 293
9.7.4 氨基聚糖与蛋白聚糖 294
9.7.5 弹性蛋白 295
9.8 组织内细胞 295
参考文献 296
第10章 组织工程化皮肤 297
10.1 概述 297
10.2 皮肤的解剖生理学 298
10.2.1 表皮 298
10.2.2 真皮 299
10.2.3 创伤愈合过程 300
10.3 组织工程皮肤 300
10.3.1 表皮替代物和支持基质 301
10.3.2 真皮替代物和支架材料 302
10.3.3 复合人工皮肤 303
10.4 组织工程皮肤的临床应用及展望 304
参考文献 305
第11章 骨组织工程 306
11.1 概述 306
11.2 骨组织的解剖生理学 307
11.3 骨组织工程 309
11.3.1 种子细胞 309
11.3.2 细胞种植基质 309
11.3.3 生长因子 310
11.3.4 组织工程化骨 311
11.3.5 组织工程化软骨 313
11.4 骨组织工程的临床应用及展望 319
参考文献 320
第12章 肌腱和韧带组织工程 323
12.1 概述 323
12.2 肌腱和韧带的解剖生理学结构 323
12.2.1 肌腱的组织结构 324
12.2.2 韧带的组织结构 325
12.3 组织工程化肌腱和韧带的构建 326
12.3.1 种子细胞 326
12.3.2 支架材料 327
12.3.3 组织工程化肌腱的构建 327
12.3.4 组织工程化韧带的构建 328
12.4 组织工程化肌腱和韧带的展望 329
参考文献 329
第13章 其他组织工程化组织 331
13.1 组织工程化心脏瓣膜 331
13.2 组织工程化血管 332
13.3 组织工程化胰腺 333
13.4 周围神经组织工程 334
参考文献 335

好的，这是一份针对《生物材料与组织工程（第二版）》的图书简介，但内容完全不涉及该书所涵盖的主题： --- 《现代计算流体力学应用基础与数值模拟前沿》（修订版） 深入探索计算科学在复杂系统分析中的核心技术与未来趋势 图书概述 《现代计算流体力学应用基础与数值模拟前沿》（修订版）是一部全面深入、面向工程实践的专业著作。本书旨在为读者提供从基础理论到前沿应用的一站式学习路径，特别侧重于如何利用先进的计算方法解决现实世界中遇到的复杂物理和工程问题。本书结构严谨，内容翔实，不仅是高等院校流体力学、航空航天、机械工程、土木工程等相关专业师生的重要参考教材，更是广大工程技术人员提升数值模拟能力的必备工具书。 本修订版在继承第一版经典理论框架的基础上，根据近十年计算科学的飞速发展，引入了大量最新的算法进展、高性能计算（HPC）架构下的优化策略，以及在多物理场耦合问题求解中的最新突破。我们着重加强了对离散化技术、网格生成与适应性重划分策略的深度剖析，并提供了大量基于主流商业及开源软件的实际案例分析，确保读者能够将理论知识迅速转化为实际的工程解决能力。 核心内容深度解析 第一部分：流体力学数值基础与离散化方法 本部分为全书的理论基石。我们系统梳理了纳维-斯托克斯（Navier-Stokes, N-S）方程的物理背景与数学特性，并详细阐述了将其转化为可数值求解形式的关键步骤。 1. 控制方程的守恒律形式与对流-扩散问题： 重点分析了质量、动量和能量守恒方程的推导过程，强调在数值求解中保持物理量的守恒性是保证计算可靠性的首要前提。 2. 有限差分法（FDM）的原理与高阶精度构造： 详细介绍了FDM在规则网格上的应用，特别关注如何通过泰勒展开、Richardson外推等方法构造高阶精度差分格式，以有效抑制数值耗散和色散误差。 3. 有限体积法（FVM）与通量守恒： FVM是CFD领域应用最广泛的方法。本书详述了如何在非结构化网格上精确计算界面通量，包括通量限制器（Flux Limiter）的设计及其在捕捉激波等强间断问题中的应用。 4. 有限元法（FEM）在流体问题中的应用： 针对不可压缩流体问题，重点讨论了速度-压力耦合的稳定化技术，如SUPG（Streamline Upwind Petrov-Galerkin）和守恒型LBB（Lax-Milgram-Babuška-Brezzi）条件，为复杂边界条件下的问题求解奠定基础。 第二部分：求解器架构与压力-速度耦合算法 高效、稳定的求解器是实现大规模计算的核心。本部分专注于解析非线性方程组的求解策略。 1. 线性系统的迭代求解器： 深入探讨了预条件子的构造，涵盖代数多重网格（AMG）理论、填充系数控制的直接求解器（如LU分解的优化），以及 Krylov 子空间方法（GMRES, BiCGSTAB）在高维稀疏矩阵上的表现比较。 2. 压力-速度耦合算法： 详细对比了SIMPLE族算法（SIMPLE, SIMPLER, PISO）及其在瞬态和稳态问题中的适用性。针对高密度比、强浮力驱动的流动问题，引入了基于投影法的先进耦合算法，如Crank-Nicolson时间离散下的投影方法。 3. 湍流模型的数值实现： 阐述了从经典RANS模型（$k-epsilon, k-omega$ SST）到分离涡模拟（DES）和大涡模拟（LES）的数学模型。重点讨论了这些模型在数值离散化过程中引入的稳定化技术，特别是壁面函数（Wall Functions）的精度限制与替代方案。 第三部分：网格生成、适应性与高效计算 高性能计算的要求驱动了网格技术和并行计算策略的进步。 1. 复杂几何体的网格生成技术： 涵盖了从高品质结构网格（如Mapping方法）到自动化的非结构化网格生成流程。特别关注了边界层网格的质量控制，如$y^+$值的合理分布与光滑过渡。 2. 自适应网格加密（Adaptive Mesh Refinement, AMR）： 介绍了基于梯度、残差或物理量特征（如涡量、能量耗散率）的局部网格加密与粗化标准。本书提供了详细的算法实现流程图，便于读者理解动态 AMR 在瞬态问题中的网格更新机制。 3. 高性能计算（HPC）与并行化： 探讨了如何将CFD求解器移植到大规模并行处理器（MPP）架构上。重点讲解了域分解技术（Domain Decomposition）、数据通信开销最小化的并行策略（如MPI/OpenMP混合编程），以及如何在GPU加速平台上实现矩阵运算的优化。 第四部分：前沿交叉应用与多物理场耦合 本部分展示了计算流体力学在现代工程中的前沿应用场景。 1. 流固耦合（FSI）的数值建模： 阐述了单向、弱耦合和强耦合FSI问题的数学描述。重点分析了流体侧（Lagrangian/Eulerian）和结构侧（FEM）信息传递的同步策略，例如Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) 框架的应用。 2. 多相流与界面追踪技术： 详细介绍了描述多相流的几种主流方法：欧拉-欧拉（Euler-Euler）、欧拉-拉格朗日（Euler-Lagrange）以及界面捕捉技术，如水平集方法（Level Set Method）和相场方法（Phase-Field Method）。本书通过燃烧和雾化过程的实例，演示了界面演化的数值模拟。 3. 耦合传热与化学反应： 针对高温高焓流动的模拟，讲解了如何耦合能量方程和复杂的化学反应动力学模型，特别是在燃烧室和再入大气流动中的应用挑战。 本书的特色与价值 理论与实践的完美结合： 每章理论阐述后均附有算法实现要点和实际算例（代码逻辑而非具体结果）。 面向现代计算环境： 紧密结合GPU计算和大规模并行集群的需求，指导读者构建面向未来的求解器。 详尽的数学推导： 所有关键公式和数值格式均提供清晰的推导路径，确保读者理解“为什么”而不是仅仅停留在“如何用”。 严谨的专业术语使用： 保持高度的学术规范性，是专业研究和教学的可靠参考。 --- 读者对象： 计算力学、流体力学、航空航天工程、能源工程、过程装备设计等领域的本科高年级学生、研究生及科研人员。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的难度是相当高的，它绝不是那种可以轻松翻阅的入门读物，它要求读者有一定的基础知识储备。但正因为这种挑战性，它才显得如此珍贵。作者在处理某些高阶话题时，并没有为了迎合大众而简化复杂性，而是直面挑战，用严谨的数学模型和生物学论证来支撑观点。对于那些渴望深入研究，想在特定方向做出创新成果的研究生和青年学者来说，这本书无疑是最好的“垫脚石”。书中对新材料的潜在局限性分析，常常能激发我产生新的研究假设。它不是提供现成的答案，而是引导你提出更深刻的问题。读完一章，我常常需要停下来思考很久，消化其中蕴含的深刻见解。这种“烧脑”的过程虽然辛苦，但带来的知识积累和思维提升是无可替代的，它真正培养了读者的批判性思维和解决复杂问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文设计简直是教科书级别的典范。打开书本的那一刻，我就被那种专业而不失美感的视觉体验所吸引。大量的彩色插图和高分辨率的显微照片，清晰地展示了材料微观结构与宏观性能之间的微妙关系，很多复杂的机制通过图示变得一目了然，这比单纯的文字描述有效得多。文字的行距和字体选择也非常舒适，长时间阅读也不会感到视觉疲劳。我发现，那些晦涩难懂的生物相容性机制，在配上精美的细胞学图片后，突然间就变得可以理解了。而且，书中的术语表和索引做得非常细致，需要快速定位特定概念时，总能迅速找到，极大地提高了我的学习效率。可以说，这本书在内容质量的基础上，还兼顾了阅读体验，这在专业书籍中是难能可贵的，看得出出版社和作者在制作过程中付出了巨大的心血。

评分☆☆☆☆☆

自从我开始接触这个领域以来，就一直在寻找一本能将生物学原理和工程学思维无缝连接起来的权威著作，这本《[书名]》终于满足了我的期待。它最让我印象深刻的是它对“界面”和“动态响应”的强调。作者非常敏锐地捕捉到了现代生物材料研究的核心——如何让材料更好地融入并响应复杂的生理环境。书中对生物活性涂层、药物控释系统以及活体组织的力学生物学反馈回路的讨论，构建了一个非常现代化的知识框架。它不仅仅是罗列现有的技术，更像是在描绘未来十年甚至更久远的发展蓝图。阅读这本书，就像是站在了学科的前沿阵地，清晰地看到了下一步的研究方向在哪里。对于希望站在时代前沿、进行创新性研究的读者来说，这本书提供了不可或缺的理论基石和前瞻性的视野指导。

评分☆☆☆☆☆

这本《[书名]》真是让人爱不释手，内容编排得太有条理了。我特别欣赏作者在概念引入上的细腻处理，从基础原理到前沿应用，层层递进，逻辑链条清晰得仿佛能看到作者的思维导图。比如，在讲解材料的力学性能时，作者并没有简单地罗列公式，而是结合了具体的生物医学场景进行深入剖析，让人瞬间就能明白为什么这种特定的弹性模量对植入物至关重要。书中对各种实验方法的描述也极其详尽，从样本制备到数据分析，每一个步骤都像是手把手地在教你如何操作，即便是初学者也能很快上手。我记得有一次我正在为一个课题设计实验方案，遇到了一些关于材料降解速率的疑问，翻开这本书，正好在相应章节找到了非常权威和详尽的解答。这种实用性和理论深度并存的特点，使得这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本随时可以查阅的工具手册。它真正做到了理论与实践的完美结合，难怪身边很多资深研究者也推荐这本书，看来经典就是经典，值得反复研读和收藏。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原本以为它会在某个特定领域深挖，但没想到它对整个学科的脉络梳理得如此到位。它涵盖了从传统的生物惰性材料到最新的智能响应性材料，信息量巨大却不显得臃肿。特别是关于组织修复的章节，作者引用了大量近期的临床数据和突破性研究成果，让读者对材料如何与活体组织相互作用有了更直观、更立体的认识。我尤其喜欢它在讨论伦理和监管问题时的平衡态度，没有一味地推崇新技术，而是审慎地分析了每项技术在实际应用中可能带来的挑战，这体现了作者深厚的学术素养和责任感。阅读过程中，我感觉自己不仅仅是在学习知识，更是在与一位经验丰富的导师进行对话，他的见解深刻而富有洞察力。这本书让我对这个交叉学科有了更宏大、更全面的视角，不再局限于某一个孤立的技术点，而是能看到整个领域的发展趋势。