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上篇 组织工程1

第1章 概论1

1.1 修复医学的治疗方略和技术境界1

1.2 组织工程的基本要素2

1.2.1 细胞2

1.2.2 信号3

1.2.3 胞外基质（支架）4

参考文献5

第2章 修复医学的生物学视界6

2.1 人类疾病的位置特异属性6

2.2 特异形态的新疗法6

2.3 分化的两种不同含义7

2.4 细胞的发生、谱系和更新8

2.5 干细胞的定义与一般概念9

2.5.1 干细胞9

2.5.2 可塑性9

2.5.3 多能干细胞10

2.5.4 无性繁殖性或源自无性繁殖的干细胞10

2.5.5 祖型细胞或前体细胞10

2.5.6 胚胎干细胞10

2.5.7 胚胎生殖细胞13

2.5.8 成体干细胞14

2.6 修复医学中干细胞研究的机遇与障碍20

2.6.1 技术挑战21

2.6.2 重要的科学问题22

2.7 发育生物学的教训与启迪23

2.8.1 分化状态的维持24

2.8 组织或类组织架构的结构特征24

2.8.2 分化细胞大都牢记其基本特征25

2.8.3 环境可对细胞的分化状态进行调节25

2.8.4 胶原——胞外基质的主要蛋白质25

2.8.5 纤连蛋白——细胞与胞外基质相黏附的中介蛋白质27

2.9 体内组织修复的途径28

2.10 再生性修复28

参考文献30

第3章 修复医学的细胞及其来源32

3.1 治疗用细胞与功能性移植物32

3.2 新设想33

3.3 实施宗旨33

3.4 障碍和挑战34

3.5 细胞或组织植入物的功能要求34

3.6 治疗用细胞的来源35

3.6.1 自体细胞36

3.6.2 同种细胞36

3.6.3 细胞系37

3.6.4 异种细胞的来源37

3.7 人ES和EG细胞的获取与培养37

3.8 人ES细胞的性质39

3.9 体内的多谱系分化39

3.10 人的ES细胞和EG细胞的定向分化40

3.11 ES细胞移植性治疗应用开发的挑战与展望41

3.12 移植细胞免疫排斥的预防42

3.13 祖型细胞治疗性移植的开发44

3.14 细胞核移植在人类移植疗法中的应用46

3.15 种内和种间的细胞核移植47

3.17 以细胞为基础的药物开发、检验和递送途径48

3.16 全新克隆的组织与器官48

3.17.1 以细胞为基础的检测方法50

3.17.2 荧光监测50

3.17.3 荧光显微术50

3.17.4 高容量筛选51

3.18 其他领域的影响51

3.18.1 免疫学51

3.18.2 基因组学与蛋白质组学52

参考文献52

第4章 组织工程的生物材料与支架设计的原理57

4.1 修复医学的生物材料57

4.1.1 必备特征57

4.1.2 医用聚合物开发的沿革58

4.2 生物材料的种类59

4.3 天然生物聚合物60

4.3.1 胶原60

4.3.2 纤维蛋白60

4.3.3 透明质酸61

4.4 无机类生物材料61

4.4.1 磷酸钙基生物材料62

4.4.2 硫酸钙基生物材料62

4.4.3 无机类生物材料的化学控制62

4.5 生物可降解聚合物63

4.5.1 可降解的本体材料63

4.5.2 水凝胶65

4.6 具生物活性的生物材料69

4.7 新生物材料的设计原理70

4.8.1 陶瓷和复杂的无机复合物72

4.8 组织工程材料的修饰72

4.8.2 可重吸收材料的分子修饰73

4.8.3 纤维素中空纤维73

4.8.4 基因调控与激活材料73

4.9 复杂的生物有机合成物75

4.10 大分子设计与合成的新方法75

参考文献76

第5章 组织工程支架的设计与制作81

5.1 组织在可移植基质上的散布81

5.2 支架81

5.3.2 盐浸出或微球法82

5.3.3 电纺织法82

5.3.1 凝胶浇铸件82

5.3 三维支架的制作82

5.3.4 固相自由形态的制作法83

5.3.5 三维微流控系统83

5.4 生物模拟学与组织工程84

5.4.1 生物模拟学的基本策略85

5.4.2 生物模拟学的目的与范畴86

5.4.3 生物模拟的不同层面86

5.5 超分子化学89

5.5.1 超分子化学的发展过程89

5.5.2 组装与自组装90

5.5.3 自组装肽和自组装肽支架91

5.6 组织构件的生物模拟纳米器件95

5.6.1 超分子纳米化学与纳米材料95

5.6.2 生物表面的模拟95

5.6.3 聚合物图案装饰95

5.6.4 蛋白质图案装饰96

5.6.5 机械化学的图案装饰97

5.6.6 细胞配置97

5.6.7 组织构件的纳米电子接口98

5.6.8 依靠生物模拟受体的传感98

5.6.9 以细胞为基础的传感或分泌99

5.6.10 药物递送的纳米系统与加速组织的再生99

参考文献100

第6章 分子信号传导104

6.1 概述104

6.2 设想104

6.3 宗旨104

6.4 课题104

6.5 三维微环境的生物模拟105

6.6 微环境分子信号传导的生物模拟106

6.7 生物材料与分子信号的集成110

参考文献112

第7章 机械信号传导115

参考文献116

第8章 离体组织工程的方略117

8.1 离体组织工程方略117

8.2 生物材料与细胞的相互作用117

8.3 离体组织工程的细胞来源与生物反应器118

8.4 微球封装细胞120

8.5 储存与转移120

8.6 临床应用121

参考文献121

9.2 血管的装配126

9.1 设计原理126

第9章 修复医学与组织工程——组织与器官的培育126

9.3 微循环的血管127

9.4 人造器官的生物仿真学问题128

参考文献130

第10章 组织修复的遗传学途径131

10.1 设想131

10.2 宗旨131

10.3 障碍与挑战131

10.4 基因递送运载体132

10.5 基因递送的承受体133

参考文献133

第11章 体内重塑135

11.1 设想135

11.3 对体内重塑认识存在的障碍136

11.2 体内重塑研究与应用的目标136

11.4 受主重塑与免疫应答137

11.4.1 障碍与挑战137

11.4.2 免疫耐受性概述139

11.4.3 HSCs的启迪141

11.4.4 诱导中心耐受性的必要条件142

11.4.5 未来方向143

参考文献145

第12章 生物相关结构－特性分析150

参考文献151

下篇 异种器官移植153

第13章 概论153

13.1 修复医学的发展153

13.3 异种器官移植代用品的需要155

13.2 器官短缺155

13.4 异种器官移植所遇到的问题156

13.4.1 生物学功能的保守性与进化的内涵156

13.4.2 解剖学156

13.4.3 免疫学156

13.4.4 通过补体与白细胞介素156

13.4.5 白介素也会造成问题157

13.4.6 粘连分子157

13.4.7 血管活性物质157

13.4.8 凝血系统157

13.4.9 酶157

13.4.10 激素157

13.4.11 循环的异种移植体抗原157

13.5.2 肝脏158

13.5.1 肾脏158

13.5 异种大动物器官的可替代性158

13.5.3 心脏159

第14章 异种移植的免疫学壁垒160

14.1 异种移植的生物学反应160

14.2 超急性排斥161

14.3 灵长类对猪异种移植物超急性排斥的天然抗体162

14.4 补体概论163

14.5 补体的激活与控制机制163

14.6 补体在参与超急性排斥中的作用165

14.7 补体抑制因子不能越过物种界线起作用166

14.8 猪到人的异种移植引起的排斥166

第15章 急性排斥的医疗措施168

15.1 急性排斥的医疗干扰点168

15.2 补体抑制因子169

15.3 免疫耐受性诱导170

第16章 补体抑制剂的遗传工程171

16.1 膜结合的补体抑制因子的转基因猪171

16.2 剔除α-1，3-半乳糖苷转移酶基因的动物171

第17章 急性血管排斥173

17.1 内皮细胞在异种移植物排斥过程中的作用173

17.2 急性血管排斥的医疗措施174

第18章 细胞介导的排斥176

18.1 细胞介导的免疫反应程度176

18.2 参与不协调异种移植物排斥的白细胞177

18.2.1 多型核白细胞177

18.2.2 单核细胞177

18.3.1 异种移植中血液凝集调节的紊乱178

18.3.2 天然抗凝血因子的分子相容性178

18.2.4 T淋巴细胞和B淋巴细胞178

18.3 细胞因子可能存在分子的不相容性178

18.2.3 天然杀手细胞178

18.3.3 血小板激活和凝血调节179

18.3.4 纤维蛋白溶解的异常179

18.4 慢性排斥179

18.5 疗法的选择与努力方向180

第19章 展望与挑战181

19.1 免疫抑制和耐受性181

19.2 异种移植物的生理学182

19.3 人类新疾病的风险182

19.4 异种器官移植展望183

参考文献184