Biomedical Applications of Smart Materials, Nanotechnology and Micro/Nano Engineering pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Vincenzini, Pietro

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:0.00 元

装帧:

isbn号码:9783908158233

丛书系列:

图书标签:

Biomedical Materials
Smart Materials
Nanotechnology
Micro/Nano Engineering
Biomedicine
Tissue Engineering
Drug Delivery
Biosensors
Medical Devices
Biomaterials

下载链接在页面底部

facebook linkedin mastodon messenger pinterest reddit telegram twitter viber vkontakte whatsapp 复制链接

想要找书就要到本本书屋

onlinetoolsland.com

立刻按 ctrl+D收藏本页

你会得到大惊喜!!

具体描述

智能材料、纳米技术与微纳工程在生物医学领域的交叉应用前言人类对健康和生命的追求，从未停止对突破性技术手段的探索。从古至今，我们不断寻求更精准的诊断、更有效的治疗以及更精密的疾病预防。在二十一世纪，科学技术的飞速发展，尤其是智能材料、纳米技术和微纳工程的崛起，为生物医学领域带来了前所未有的机遇。这些尖端领域并非孤立存在，而是相互渗透、协同增效，共同勾勒出未来生物医学应用的宏伟蓝图。本书旨在深入剖析这些交叉学科的融合如何革新传统的生物医学模式，驱动新一代医疗器械、药物递送系统、诊断工具以及组织工程技术的诞生与发展，从而为人类健康福祉做出划时代的贡献。第一章：智能材料在生物医学中的基础原理与创新应用智能材料，顾名思义，是指那些能够感知环境变化并做出相应响应的材料。在生物医学领域，这种“智能”体现为材料对生理信号（如pH值、温度、电场、磁场、生物分子浓度等）的敏感性，以及由此引发的形变、颜色变化、电导率改变、药物释放等功能。形状记忆聚合物（SMPs）与形状记忆合金（SMAs）：这些材料能够在特定刺激下恢复预设形状，为可植入医疗器械（如支架、导管）的设计提供了可能，例如，可以设计成在体温下展开的血管支架，或在特定pH环境下释放药物的微胶囊。响应性水凝胶：它们对环境变化（如pH、温度、离子强度）的显著溶胀/收缩行为，使其成为药物控释、生物传感器以及组织工程支架的理想选择。例如，pH响应性水凝胶可以在酸性肿瘤微环境中释放化疗药物，实现靶向治疗。压电与铁电材料：它们在受力或电场作用下产生电荷，可用于开发生物传感器、能量收集装置（为体内植入设备供电）以及刺激神经和肌肉细胞。磁性材料：磁性纳米颗粒被广泛用于磁共振成像（MRI）造影剂、药物靶向递送（通过外部磁场引导）、磁热治疗（利用交变磁场产热杀死癌细胞）以及细胞分选。光响应材料：它们在特定波长光照下发生性质改变，可用于光动力疗法（PDT）中产生单线态氧杀死癌细胞，或作为光开关调控药物释放。本章将详细探讨这些智能材料的分子设计、合成方法、性能表征，并结合具体的生物医学案例，阐述其在诊断、治疗、再生医学等方面的最新进展与挑战。第二章：纳米技术在生物医学中的精准调控与赋能纳米技术，即在纳米尺度（1-100纳米）上操纵物质，其独特的量子效应和巨大的表面积体积比，赋予了纳米材料前所未有的物理、化学和生物学特性。在生物医学领域，纳米技术正引领一场革命。纳米药物递送系统（NDDS）：纳米颗粒（如脂质体、聚合物纳米粒、胶束、无机纳米颗粒）能够包载药物，提高药物的溶解度、稳定性和生物利用度，并实现靶向递送，减少药物对健康组织的副作用。例如，靶向EGFR的纳米粒可用于递送抗癌药物至肿瘤细胞。纳米诊断与成像：纳米材料作为高灵敏度和高分辨率的造影剂，能够提高医学影像的诊断能力。量子点、金纳米粒子、磁性纳米颗粒等在荧光成像、CT、MRI、超声成像等方面展现出巨大潜力。纳米生物传感器：利用纳米材料的独特电子、光学或机械性能，可以构建高灵敏度的生物传感器，用于检测疾病标志物、病原体或生理参数。例如，基于纳米线的葡萄糖传感器，或基于纳米颗粒的DNA/RNA检测系统。纳米机器人与智能诊疗：设想中的纳米机器人可以在血液循环中巡航，执行药物输送、病灶清除、甚至细胞修复等任务。虽然仍处于早期阶段，但其潜在的应用价值是巨大的。纳米医学与基因治疗：纳米载体可用于递送基因（如siRNA、shRNA、DNA）至特定细胞，纠正基因缺陷或抑制致病基因表达。本章将深入介绍各种纳米材料的制备方法、表面修饰策略，以及它们如何与生物分子相互作用，最终实现精准的诊断和治疗。我们将讨论纳米材料的生物相容性、毒性评估以及其在体内外的应用前景。第三章：微纳工程在生物医学中的精密制造与仿生构建微纳工程（Micro/Nano Engineering）涉及微米和纳米尺度器件的设计、制造和应用。它为生物医学领域提供了精密制造工具和仿生构建平台。微流控芯片（Microfluidic Chips）：这些在微米尺度上控制流体流动的装置，能够模拟体内生理环境，实现高效的细胞培养、药物筛选、DNA测序、单细胞分析等。它们大大降低了实验成本，提高了通量和精度。微针阵列（Microneedle Arrays）：微小的针状结构可以无痛地穿透皮肤，用于药物透皮递送、疫苗接种、血糖监测等，避免了传统注射的痛苦和感染风险。微型机器人与微机电系统（MEMS）：能够执行特定任务的微型设备，如微型手术器械、体内传感器、或者用于细胞操作的微型镊子。 3D生物打印与组织工程：微纳工程技术是实现复杂三维组织和器官构建的关键。通过精确控制细胞、生物材料（如水凝胶）和生长因子的空间分布，可以制造出具有特定结构和功能的组织，用于再生医学和药物测试。微纳器件的表面工程：通过微纳加工技术，可以对植入物、医疗器械表面进行精细改性，以改善其生物相容性、促进细胞附着和生长、抑制细菌感染等。本章将详细介绍微纳加工技术（如光刻、电子束刻蚀、激光加工、3D打印等），以及它们如何被应用于制造生物传感器、药物递送设备、诊断平台以及仿生组织支架。我们将探讨微纳工程在疾病建模、药物研发和个性化医疗中的重要作用。第四章：跨学科融合：智能材料、纳米技术与微纳工程的协同效应本章的核心在于强调这三个领域并非独立发展，而是通过相互融合，产生巨大的协同效应，从而创造出超越个体能力的创新解决方案。智能纳米材料在微流控芯片中的应用：例如，设计集成智能纳米传感器的微流控芯片，可以实时监测微流体中的生物分子浓度，或响应特定刺激释放药物。微纳制造的智能响应性生物材料：利用微纳加工技术制造具有特定微结构和表面特性的智能材料，例如，通过3D打印构建响应性梯度材料，以模拟天然组织结构。纳米颗粒在微纳生物器件中的集成：将纳米颗粒作为功能单元嵌入微纳器件，例如，将磁性纳米颗粒集成到微流控器件中，用于磁性细胞分选或药物释放。智能材料驱动的微纳药物递送系统：设计由智能材料驱动的微型或纳米级药物递送系统，能够根据体内环境变化自主响应并释放药物，实现更精准的治疗。仿生微纳结构与智能材料的结合：利用微纳工程技术构建模仿生物结构（如细胞膜、血管网络）的支架，并填充智能材料，以实现更优越的组织再生和功能。我们将通过一系列具体的案例研究，来展示这种跨学科融合的强大力量，例如：智能纳米载体在微流控芯片上的靶向释放：纳米载体响应微流控芯片内模拟的疾病微环境，在精确控制的条件下释放药物。可注射的智能水凝胶微球，通过外部刺激（如磁场）在体内聚集，并在此基础上通过微纳加工的通道结构实现精确的药物释放。基于微纳工程的仿生皮肤传感器，利用智能材料感知生理信号，并通过纳米技术进行信号放大和传输。第五章：未来展望与挑战尽管智能材料、纳米技术与微纳工程在生物医学领域的应用前景广阔，但仍面临诸多挑战。生物相容性与安全性：确保材料和器件在体内的长期安全性，降低免疫原性、毒性和潜在的累积效应。制造的可扩展性与成本效益：如何将实验室级别的创新技术大规模、低成本地转化为可行的临床应用。体内行为的精确控制与监测：如何在复杂的体内环境中精确控制和监测纳米或微型装置的行为。法规审批与伦理考量：新兴技术的监管框架和伦理问题的审慎处理。多学科人才培养：培养既懂生物医学又精通材料科学、纳米技术和工程学的复合型人才。本书的最后部分将对未来发展趋势进行预测，例如，人工智能与机器学习在材料设计和器件优化中的应用，个性化与精准医疗的进一步发展，以及这些交叉学科如何共同构建一个更健康、更美好的未来。结语智能材料、纳米技术与微纳工程的融合，正在以前所未有的速度重塑生物医学的未来。本书旨在为相关领域的科研人员、工程师、学生以及对该领域感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角，理解这些前沿技术如何协同工作，共同推动疾病诊断、治疗和预防的革命性进步，最终造福全人类。