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第1章 绪论1

1.1 组织工程与生物材料1

1.1.1 生物材料1

1.1.2 组织工程2

1.2 组织工程对生物材料的挑战3

1.2.1 第三代生物材料3

1.2.2 细胞和基因激活材料4

1.2.3 生物材料仿生化5

1.2.4 生长因子及相关基因材料的控制释放6

1.2.5 力学适应性8

1.2.6 支架构造9

1.3 组织工程产业10

1.3.1 生长因子11

1.3.2 植入组织或器官12

1.3.3 原组织复原13

1.4 组织工程相关的法规和标准16

参考文献17

第2章 组织-细胞复合材料19

2.1 生命体系结构19

2.1.1 细胞19

2.1.2 生命结构自组装原理22

2.2 种子细胞24

2.2.1 胚胎干细胞25

2.2.2 骨髓间充质干细胞27

2.2.3 分化细胞29

2.3 细胞外基质30

2.3.1 细胞外基质的主要成分30

2.3.2 细胞外基质的作用34

2.4 细胞 细胞外基质多重相互作用36

2.4.1 整联蛋白36

2.4.2 细胞和其细胞外基质的多重相互作用39

2.5 人工细胞外基质41

2.5.1 创伤愈合的细胞级联41

2.5.2 工程化组织用生物相容性人工细胞外基质45

参考文献47

第3章 结构类组织工程相关生物材料49

3.1 生物降解高分子材料49

3.1.1 组织工程用水凝胶49

3.1.2 合成生物降解材料69

3.2 生物活性玻璃和生物陶瓷83

3.2.1 生物活性玻璃83

3.2.2 生物陶瓷85

3.3 生物复合材料91

3.3.1 磷灰石-胶原复合材料92

3.3.2 羟基磷灰石-胶原-透明质酸复合材料93

3.3.3 磷灰石-壳聚糖复合材料95

3.3.4 多孔羟基磷灰石／壳聚糖-明胶复合材料95

3.3.5 羟基磷灰石-聚α-羟基酸复合材料96

3.3.6 羟基磷灰石多孔体复合材料98

3.3.7 β-磷酸三钙-壳聚糖-明胶复合材料99

3.3.8 β-磷酸三钙-聚反丁烯二酸丙二醇酯复合材料99

3.3.9 β-磷酸三钙-聚乳酸共聚物复合材料100

3.4 细胞／支架结构物的生物反应器培养100

3.4.1 体外细胞培养101

3.4.2 生物反应器102

3.4.3 微载体109

3.4.4 力学环境与组织培育113

3.5 软组织工程116

3.5.1 人工皮肤117

3.5.2 软骨再生120

3.5.3 组织工程化韧带125

3.5.4 人工血管128

3.5.5 人工角膜129

3.5.6 周围神经再生用导管131

3.6 硬组织工程133

3.6.1 骨组织133

3.6.2 骨修复材料134

3.6.3 骨组织工程支架135

参考文献139

第4章 代谢类组织工程相关生物材料148

4.1 免疫隔离与微包囊148

4.1.1 免疫隔离148

4.1.2 微包囊和包囊149

4.1.3 免疫隔离膜材151

4.2 生物反应器152

4.2.1 微制造阵列生物反应器153

4.2.2 多重同心空心纤维生物反应器155

4.3 人工肝及其辅助装置157

4.3.1 生物人工肝157

4.3.2 BAL生物反应器159

4.3.3 生物材料160

4.3.4 肝细胞生存率和功能性161

4.4 人工肾161

4.4.1 血液透析162

4.4.2 血液滤过163

4.4.3 血浆置换163

4.5 人工胰脏165

4.5.1 生物人工胰脏165

4.5.2 空心纤维生物人工胰的传质模型166

4.6 人工心脏167

参考文献168

第5章 细胞类组织工程相关生物材料170

5.1 细胞治疗170

5.1.1 药物释放体系170

5.1.2 免疫治疗172

5.1.3 工程化组织174

5.2 干细胞生物工程174

5.2.1 胚胎和成人干细胞群176

5.2.2 干细胞的可塑性或胚胎潜伏状态182

5.2.3 干细胞自我更新和谱系定型183

5.2.4 干细胞培养系统187

5.3 组织工程中的干细胞194

5.3.1 工程化皮肤和其他表面组织195

5.3.2 工程化骨197

5.3.3 工程化软骨199

参考文献203

第6章 组织工程相关生物活性物质控制释放技术205

6.1 生长因子205

6.1.1 成纤细胞生长因子206

6.1.2 肝细胞生长因子206

6.1.3 转化生长因子β超家族208

6.1.4 表皮生长因子209

6.1.5 神经生长因子210

6.1.6 血管形成控制因子211

6.2 生长因子控制释放与组织重建213

6.2.1 生长因子控释载体213

6.2.2 软骨修复218

6.2.3 骨再生因子释放220

6.2.4 血管生成226

6.3 基因传染细胞与生长因子表达231

6.3.1 基因治疗231

6.3.2 受体介导胞吞运输233

6.3.3 基因释放载体234

6.3.4 基因治疗与组织工程248

参考文献252

第7章 生物材料的表面工程254

7.1 细胞黏附与仿生表面工程254

7.1.1 细胞的黏附255

7.1.2 仿生表面工程267

7.2 生物大分子的表面固定化270

7.2.1 生物大分子固定化方法271

7.2.2 引发特异性生物反应的表面275

7.2.3 抗非特异性吸附的表面278

7.2.4 分子自组装表面279

7.3 生物材料表面拓扑结构化285

7.3.1 早期研究285

7.3.2 光刻蚀表面拓扑结构286

7.3.3 生物材料表面图案化288

参考文献295

第8章 支架设计与制备技术301

8.1 天然高分子材料支架301

8.1.1 蛋白质支架301

8.1.2 多糖支架308

8.1.3 蛋白质-多糖支架311

8.2 合成降解聚合物支架制备技术316

8.2.1 溶剂流延／盐沥滤318

8.2.2 致孔剂致孔318

8.2.3 热诱发相分离323

8.2.4 乳液冷冻干燥324

8.2.5 微球基质325

8.2.6 超临界流体技术327

8.2.7 静电纺丝纳米纤维支架327

8.2.8 管状支架328

8.3 生物陶瓷及生物复合材料支架330

8.3.1 多孔磷酸钙陶瓷支架332

8.3.2 多孔聚磷酸钙支架332

8.3.3 双相陶瓷334

8.3.4 羟基磷灰石／聚（α-羟基酸）支架335

8.4 快速成型336

8.4.1 激光烧结336

8.4.2 三维打印337

8.4.3 熔融沉积模塑338

8.4.4 间接固态自由成型339

8.4.5 水凝胶支架快速成型342

参考文献345

第9章 组织工程相关生物材料展望——面临的挑战与机遇348

9.1 人工细胞外基质348

9.2 工程化组织表型调控350

9.2.1 三维黏附350

9.2.2 细胞能动性（motility）353

9.2.3 生长因子相关信号354

9.2.4 力学刺激360

9.3 新一代组织工程材料364

9.3.1 生物材料表面三维化364

9.3.2 细胞黏附介导生物材料367

9.4 人工细胞外基质智能化370

9.4.1 温度敏感性二维细胞片层转载系统370

9.4.2 温度敏感性可注射水凝胶376

9.4.3 释放载体智能化377

参考文献382