A Manual for Biomaterials/Scaffold Fabrication Technology pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Lee, Hai Bang

出品人:

页数:258

译者:

出版时间:

价格:$ 50.85

装帧:Pap

isbn号码:9789812705952

丛书系列:

图书标签:

Biomaterials
Scaffold
Tissue Engineering
Fabrication
Biomaterials Science
Materials Science
Biotechnology
Medical Devices
Regenerative Medicine
3D Printing

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具体描述

Tissue engineering has been recognized as offering an alternative technique to whole-organ and tissue transplantation for diseased, failed, or malfunctioned organs. To reconstruct a new tissue via tissue engineering, the following triad components are needed: (1) cells which are harvested and dissociated from the donor tissue; (2) biomaterials as scaffold substrates in which cells are attached and cultured, resulting in implantation at the desired site of the functioning tissue; and (3) growth factors which promote and/or prevent cell adhesion, proliferation, migration, and differentiation. Of these three key components, scaffolds play a critical role in tissue engineering. This timely book focuses on the preparation and characterization of scaffold biomaterials for the application of tissue-engineered scaffolds. More importantly, it serves as an experimental guidebook on the standardization of the fabrication process and characterization of scaffolding technology.

《生物材料与组织工程学前沿：从基础到临床转化》内容简介本书旨在全面梳理生物材料与组织工程学领域的最新进展、核心挑战与未来方向，特别侧重于从基础科学研究到实际临床应用的转化路径。全书结构严谨，内容前沿，力求为研究人员、临床医生以及相关领域的工程师提供一份深度且实用的参考指南。第一部分：生物材料基础与设计原理本部分深入探讨了构建先进组织工程支架和植入物所必需的材料科学基础。第一章：生物活性材料的分子与宏观特性详细介绍了各类生物相容性材料的物理、化学及生物学特性。重点分析了聚合物、陶瓷、金属及其复合材料在生物环境中的降解行为、机械性能与表面能。讨论了如何通过精细调控材料的分子结构（如交联密度、孔隙度、拓扑结构）来优化其细胞黏附、增殖与分化信号的传导。此外，涵盖了新型智能生物材料，如响应性水凝胶（pH、温度或酶敏感型）在药物缓释和动态组织重塑中的应用潜力。第二章：生物界面与细胞相互作用聚焦于材料表面如何与生物环境中的蛋白质、细胞和微环境发生相互作用。本章详细阐述了蛋白质吸附动力学、细胞铺展机制以及铺着因子（如RGD序列）在引导细胞行为中的关键作用。探讨了表面微纳加工技术（如光刻、蚀刻、电喷雾）如何用于创建模拟天然细胞外基质（ECM）的复杂表面结构，以期实现对细胞命运的精确调控。第三章：生物相容性、毒理学与长期稳定性评估系统梳理了评估植入材料生物学安全性的标准与方法，包括ISO 10993系列标准的应用。着重分析了炎症反应的分子机制、免疫排斥反应的调控策略，以及材料在体内长期植入后的机械衰减与化学稳定性问题。讨论了生物惰性材料与生物活性诱导材料在设计哲学上的差异与选择依据。第二部分：先进组织工程支架的构建技术本部分着重介绍了一系列先进的制造技术，它们是实现复杂三维（3D）结构化组织构建的核心工具。第四章：增材制造技术在组织工程中的应用全面覆盖了3D打印技术在生物支架制造中的最新进展。详细比较了熔融沉积成型（FDM）、立体光刻（SLA）、数字光处理（DLP）以及选择性激光烧结（SLS）等技术的优缺点及其在不同材料体系中的适用性。特别关注了高分辨率生物墨水的设计、打印过程中的细胞存活率优化，以及多材料异质结构打印以模拟体内组织梯度（如骨-软骨过渡区）。第五章：电纺纳米纤维技术与 ECM 模拟深入探讨了静电纺丝技术如何用于构建具有仿生纳米纤维结构的支架。分析了影响纤维形态（直径、孔隙率、排列性）的关键工艺参数（电压、流速、收集器类型）。讨论了如何通过引入生物活性分子到纳米纤维中，或设计多层、交织的纤维结构，以精确模仿天然细胞外基质的机械信号和结构支撑功能。第六章：组织工程支架的孔隙结构与传质效率强调了支架孔隙结构对营养物质输送、废物清除和细胞迁移的重要性。本章通过计算流体力学模型和实验验证，分析了孔隙率、连通性和各向异性对支架内部传质效率的影响。介绍了通过气体成孔法、相分离法等传统与新型技术实现精确孔隙调控的策略。第三部分：功能化与生物活性调控本部分聚焦于如何通过集成信号分子和细胞策略，赋予支架引导组织再生的能力。第七章：生长因子与信号分子递送系统详尽介绍了各种生长因子（如BMPs, FGFs, VEGF）在组织再生中的生物学作用。重点阐述了集成生物活性分子的策略，包括共价偶联、静电吸附、微囊化以及基于核酸适配体或信使RNA的靶向递送技术。讨论了如何通过控制释放速率和空间分布，实现对细胞行为的动态调控。第八章：干细胞与细胞培养环境的优化系统回顾了间充质干细胞（MSCs）、诱导多能干细胞（iPSCs）等在组织再生中的应用。阐述了化学成分明确（Chemically Defined）培养基的设计原则，以及如何利用生物支架的机械、拓扑和化学信号，诱导干细胞向特定细胞系（如成骨细胞、软骨细胞、心肌细胞）定向分化。第九章：生物反应器技术与动态培养探讨了体外模拟生理微环境对成熟组织构建的关键性。详细介绍了生物反应器的类型（如灌流式、搅拌式、机械载荷式），以及它们如何提供必要的流体剪切力、张力或压力以促进组织成熟和功能化。分析了通过生物反应器优化血管化和机械适应性的方法。第四部分：临床转化与未来展望本部分将目光投向从实验室到临床实践的桥梁，关注转化过程中的关键技术瓶颈与监管考量。第十章：特定组织工程策略本章将不同组织（如骨骼、软骨、皮肤、血管和神经组织）的再生需求与对应的材料和工程策略进行对接。例如，讨论了在负重骨缺损中如何平衡支架的强度与可降解性，以及在神经修复中如何利用导电材料和引导结构促进轴突再生。第十一章：血管化：组织工程的终极挑战深入探讨了构建厚大、存活组织的瓶颈——血管化。介绍了内源性血管形成诱导（如VEGF递送）与外源性血管化策略（如先构建血管网络或使用内皮前体细胞）的技术路线，并分析了3D打印技术在创建仿生毛细血管结构中的潜力。第十二章：监管路径、质量控制与生物制造的未来讨论了生物制品和组织工程产品进入市场的监管要求（FDA, EMA等）。强调了从实验室到临床规模生产中的质量控制（QC）挑战，包括批间一致性、灭菌方法和长期稳定性的验证。展望了人工智能（AI）在材料筛选、支架设计优化以及自动化生物制造中的应用前景。全书内容相互关联，从微观的分子设计到宏观的器官替代，提供了一个涵盖当前生物材料与组织工程学全貌的深度学习框架。