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生物医用高分子材料(下) 版权信息
- ISBN：9787030702722
- 条形码：9787030702722 ; 978-7-03-070272-2
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
生物医用高分子材料(下) 本书特色
本书为生物医用高分子材料领域国内外难得的一部集中多位科研一线知名学者的内容较为齐全、并且反映学术前沿的著作。
生物医用高分子材料(下) 内容简介
本书为“生物材料科学与工程丛书”之一。生物医用高分子材料具有十分广泛的用途和丰富的科学内涵。本书从基础层面介绍高分子以及医用高分子材料的基本概念和主要用途，并且特别结合各章作者的特长总结了医用高分子的多个方面，在介绍靠前学术前沿的同时，也适当突出我国学者的相关基础研究。为响应国家从上游基础研究和下游应用的全链条研究开发的号召，本书也适当介绍了面向临床应用的实例和相关医疗器械的生物学评价原则。 本书集中了我国有关专家学者和不错研发人员，他们从多个方面介绍了生物医用高分子材料的基础知识、近期新科研动态和趋势展望，可供相关领域的高等院校师生、科研人员、有关企事业员工和医务工作者参考，既方便初学者获得有关生物医用高分子材料的基础知识，也有助于研发人员洞悉前沿和深入思考。 本书为下册。
生物医用高分子材料(下) 目录
目录
总序
前言
（上）
第1章 医用高分子材料概论 1
1.1 生物材料的定义和分类 1
1.2 医用高分子材料的发展历程 2
1.3 医用高分子材料的基本要求与特色 4
1.4 主要的医用高分子材料类型和用途 4
1.4.1 医用高分子材料类型 4
1.4.2 医用高分子材料的用途简介 7
1.5 医用高分子材料的发展趋势 9
参考文献 11
第2章 高分子基础知识和常见的医用合成高分子 13
2.1 高分子基础知识 13
2.1.1 高分子的定义与历史 13
2.1.2 高分子的结构与命名 14
2.1.3 高分子的基本参数 15
2.1.4 高分子的分类 17
2.1.5 高分子材料的制备方法 17
2.1.6 影响聚合物性能的因素 18
2.2 常见的医用高分子简介 19
2.3 常见的医用合成高分子 20
2.3.1 可降解合成高分子 20
2.3.2 不可降解合成高分子 26
参考文献 30
第3章 天然高分子基生物医用材料 38
3.1 天然的高分子概述 38
3.1.1 主要天然高分子 39
3.1.2 天然高分子材料的生物医学应用前景 42
3.2 天然高分子药物缓释载体材料 44
3.2.1 壳聚糖载体 44
3.2.2 海藻酸载体 46
3.2.3 普鲁兰多糖载体 47
3.2.4 其他天然高分子载体 48
3.3 天然高分子组织工程材料 49
3.3.1 骨组织工程材料 49
3.3.2 皮肤组织工程材料 51
3.3.3 神经组织工程材料 53
3.3.4 其他组织工程材料 55
3.4 天然高分子医用敷料 56
3.4.1 纤维素基敷料 56
3.4.2 甲壳素/壳聚糖敷料 58
3.4.3 海藻酸敷料 60
参考文献 62
第4章 可注射性热致水凝胶 73
4.1 热致水凝胶的含义和特色 74
4.2 PEG-聚酯热致水凝胶 76
4.2.1 可热致凝胶化的PEG-聚酯嵌段共聚物的合成 76
4.2.2 PEG-聚酯热致水凝胶的凝胶性质及其性能的调控 77
4.2.3 热致水凝胶的凝胶化机理 80
4.2.4 热致水凝胶的体内降解与生物相容性 82
4.2.5 热致水凝胶的医学应用 83
4.3 PEG-聚多肽热致水凝胶 98
4.4 聚有机磷腈水凝胶 99
4.5 小结与展望 101
参考文献 102
第5章 高强度医用水凝胶 112
5.1 高强度医用水凝胶定义 113
5.2 高强度医用水凝胶分类 113
5.2.1 化学交联高强度水凝胶 113
5.2.2 物理/化学双交联高强度水凝胶 114
5.2.3 物理交联高强度水凝胶 117
5.3 多功能高强度水凝胶的构建 119
5.3.1 形状记忆水凝胶 119
5.3.2 刺激响应性水凝胶 120
5.3.3 自修复高强度水凝胶 123
5.3.4 导电高强度水凝胶 123
5.3.5 3D打印高强度水凝胶 123
5.4 高强度水凝胶在生物医学领域的应用 124
5.4.1 药物/基因递送载体 124
5.4.2 智能细胞培养支架 125
5.4.3 柔性器件与传感器 125
5.4.4 人工角膜 126
5.4.5 人工软骨替代物 126
5.4.6 骨缺损修复支架 127
5.4.7 人工血管 128
5.4.8 永久动脉瘤栓塞材料 129
参考文献 131
第6章 药用高分子 136
6.1 口服制剂中的高分子 137
6.1.1 普通口服制剂中的高分子 137
6.1.2 口服缓控释制剂中的高分子 140
6.1.3 口服定时定位制剂中的高分子 142
6.2 注射制剂中的高分子 145
6.2.1 高分子药物 146
6.2.2 纳米给药系统 156
6.3 植入给药系统中的高分子 164
6.3.1 非生物降解型植入剂中的高分子 164
6.3.2 生物可降解型植入剂中的高分子 165
6.3.3 可注射植入剂中的高分子 166
6.4 经皮给药制剂中的高分子 167
6.4.1 常规经皮给药制剂中的高分子 167
6.4.2 微针给药系统中的高分子 171
6.5 眼部给药系统中的高分子 175
6.5.1 水凝胶 176
6.5.2 眼部插入剂 178
6.6 黏膜给药制剂中的高分子 180
6.6.1 鼻腔黏膜给药制剂中的高分子 180
6.6.2 阴道黏膜给药制剂中的高分子 182
6.6.3 直肠黏膜给药制剂中的高分子 182
6.7 介入治疗中的高分子 183
6.7.1 血管支架置入术 183
6.7.2 栓塞术 184
6.8 影像制剂中的高分子 187
6.8.1 荧光成像 188
6.8.2 生物发光成像 189
6.8.3 光声成像 190
6.8.4 放射性影像 191
6.9 细胞和免疫治疗用高分子 192
6.9.1 输送载体 192
6.9.2 细胞支架 194
参考文献 196
第7章 基于响应性高分子的探针和诊疗功能材料 204
7.1 响应性高分子概述 205
7.2 响应性高分子荧光探针 206
7.2.1 基于响应性高分子本体性质的温度和pH探针 207
7.2.2 超分子识别型响应性高分子荧光探针 209
7.2.3 化学反应型高分子荧光探针 210
7.3 响应性高分子磁共振造影探针 216
7.3.1 光响应大分子磁共振造影剂 217
7.3.2 生物微环境响应性大分子磁共振造影剂 218
7.3.3 生物微环境响应性高分子诊疗材料 223
7.4 小结与展望 229
参考文献 231
第8章 抗肿瘤纳米药物的设计 239
8.1 抗肿瘤纳米药物的设计原理 240
8.1.1 抗肿瘤纳米药物的研究现状 240
8.1.2 抗肿瘤靶向药物输送过程：CAPIR级联过程与输送瓶颈 240
8.1.3 纳米药物的功能协同：2R2SP需求与3S纳米特性转换 242
8.1.4 实现3S纳米特性转换的方法 244
8.1.5 肿瘤渗透 251
8.2 电荷反转纳米药物的设计 253
8.2.1 电荷反转化学原理 253
8.2.2 纳米药物电荷反转策略实现途径 253
8.3 利用电荷反转实现3S纳米特性转换 256
8.3.1 电荷反转用于调控纳米药物的表面电势 256
8.3.2 电荷反转用于调控纳米药物尺寸 256
8.3.3 电荷反转用于调控纳米药物的稳定性 258
8.4 小结与展望 260
参考文献 262
第9章 RNA干扰药物的高分子递送载体 279
9.1 RNA干扰概述 280
9.2 RNA干扰现象的发现及作用机制 280
9.2.1 RNA干扰现象的发现 280
9.2.2 RNA干扰的作用机制 281
9.3 RNA干扰药物在疾病治疗中的应用及面临的挑战 282
9.3.1 RNA干扰在抗病毒治疗中的研究 282
9.3.2 RNA干扰在肿瘤治疗中的研究 283
9.3.3 已完成及正进行临床试验的RNA干扰药物 284
9.4 RNA干扰药物的高分子递送载体 286
9.4.1 基于环糊精的纳米载体 287
9.4.2 基于壳聚糖的纳米载体 288
9.4.3 基于PEI的纳米载体 288
9.4.4 基于PLGA/PLA的纳米载体 289
9.4.5 基于聚阳离子树枝状大分子的纳米载体 290
9.4.6 高分子材料辅助的脂质体类纳米载体 291
9.5 阳离子脂质辅助的纳米载体 293
9.5.1 基于PEG-PLA/PLGA的阳离子脂质辅助的纳米载体 293
9.5.2 肿瘤酸度响应性CLAN 294
9.5.3 CLAN递送小干扰RNA在肿瘤等疾病治疗中的应用 295
9.5.4 CLAN的临床前研究 296
9.6 小结与展望 297
参考文献 298
第10章 高分子造影剂 303
10.1 核磁共振影像原理与高分子造影剂的构建 304
10.1.1 磁共振T1造影剂及其设计 305
10.1.2 磁共振T2造影剂及其设计 307
10.2 其他生物成像方法的原理与高分子造影剂的构建 312
10.2.1 光学影像原理及造影剂设计 312
10.2.2 光声影像原理及造影剂设计 314
10.2.3 超声影像原理及造影剂设计 317
10.2.4 核医学影像原理及造影剂设计 321
10.2.5 X射线影像原理及造影剂设计 326
10.2.6 多模态造影剂 329
10.3 磁共振造影剂纳米粒子的生物安全性研究 331
参考文献 333
第11章 影像可视化药物和基因输送高分子载体 343
11.1 基于高分子载体的药物和基因输送 344
11.2 影像可视化引导高分子载体输送体系进行更高效的疾病治疗 346
11.2.1 影像可视化可反映高分子传输体系在体内的实时分布与代谢 347
11.2.2 影像可视化实现高分子传输体系的诊疗一体化 347
11.2.3 影像可视化的引入可促进药物的释放与渗透 348
11.3 高分子载体输送体系的影像可视化手段 350
11.3.1 光学成像是*常用的高分子载体输送体系可视化途径 350
11.3.2 磁共振成像对高分子载体的体内输送行为进行实时监测 353
11.3.3 超声成像辅助高分子载体输送体系进行靶点药物释放 356
11.3.4 高分子载体体系其他影像可视化手段的实现 359
11.3.5 多模态成像的引入实现高分子载体输送体系的体内精准定位 363
11.4 影像可视化高分子载体的应用与展望 365
参考文献 365
第12章 自身具有治疗功能的聚合物材料 374
12.1 从载体材料到具有治疗功能的聚合物材料 374
12.2 可抑制免疫反应的阳离子聚合物 375
12.2.1 阳离子聚合物抑制免疫反应的机理 375
12.2.2 采用阳离子聚合物全身治疗的应用 377
12.2.3 采用阳离子聚合物局部治疗的应用 379
12.2.4 阳离子聚合物的生物安全性 381
12.3 具有药理活性的树形大分子 382
12.3.1 抗炎症反应的树形大分子 382
12.3.2 抗肿瘤的树形大分子 385
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生物医用高分子材料(下) 节选
第13章 组织工程和组织再生高分子多孔支架 摘要：近年来，组织工程和组织再生技术发展迅速。组织工程手段采用外源细胞与多孔支架进行复合，然后在体外或者体内的条件下，生物材料降解而细胞构成同时具备外形和功能的组织；而原位组织再生则向体内缺损部位直接植入多孔支架，在材料降解的过程中，利用内源细胞再造组织。这两者都离不开生物材料。 组织工程与组织再生材料必须同时具备可降解性以及良好的细胞相容性。支架除了提供拟修复组织的外形以外，也为细胞的迁移、增殖、分化提供适当的微环境；并且多孔支架应当能够有效地进行养分的输送和代谢废物的排除，可在生物环境中降解且降解速率与组织修复生长速率相匹配。 在各种材料中，高分子材料以其材料选择的多样性和可调节性以及良好的可加工性与生物相容性得到了广泛的研究。本章首先介绍组织工程与组织再生的起源与基本概念，然后总结组织工程/组织再生支架材料的共同特点与主要分类，并从高分子多孔支架的制备方法、多孔支架的表征方法、高分子支架材料的降解调控、多孔支架材料内表面的表面改性等方面介绍组织工程/组织再生高分子多孔支架的主要进展，*后对组织工程与组织再生面临的问题进行总结，并对其发展方向进行展望。 Abstract: Tissue engineering and tissue regeneration technologies have been developed rapidly in recent years. The tissue engineering method uses the exogenous cells combined with the porousscaffold， in vitro or in vivo. And the biomaterial will be degraded while the cells will constitute tissue with both shape and function of the normal tissue. On the other hand， tissue regeneration technology implants porous scaffolds directly into the diseased region of the body， and the in situ induction of tissue regeneration relies on endogenous cells along with material degradation. Both of these two technologies are inseparable from biological materials. Tissue engineering and tissue regeneration materials must be both degradable and biocompatible. In addition to providing the shape of the tissue to be repaired， the scaffold should also provide a suitable microenvironment for cell migration， proliferation， and differentiation. At the meantime， the porous scaffold must allow for nutrient transport and metabolic waste removal. The scaffold should be biodegradable， and its degradation rate under the biological environment should match that of tissue regeneration. Among all kinds of biomaterials， polymer materials have been extensively studied for their diversity as well as good biocompatibility and processability. This chapter introduces the origin and basic concepts of tissue engineering and tissue regeneration， and then summarizes the common features and main classifications of tissue engineering or tissue regeneration scaffold materials. The main research progress of polymer porous scaffolds for tissue engineering or tissue regeneration is introduced from the preparation， characterization， and degradation regulation of polymer scaffold materials， to the surface modification of the inner surfaces of porous scaffolds. Finally， the current problems in tissue engineering and tissue regeneration are summarized， and the potential development is prospected in this fascinating field. 13.1 组织工程和组织再生材料概述 组织器官损伤后的传统修复手段面临着供体器官有限或植入人工材料的功能不全面等问题，而再生医学的发展提供了新的解决策略。组织工程和组织再生都是再生医学的重要手段，它们在使用生物材料方面具备不少共同的基本特征。 13.1.1 组织工程 组织工程的相关探索可以追溯到20世纪70年代，研究者几次独立尝试使用细胞与胶原蛋白、糖胺聚糖等创造皮肤替代物[1-3]。组织工程（tissue engineering）这一术语的真正提出是在20世纪80年代，由美国华裔科学家、国际生物力学学科奠基人冯元桢（Yuan-Cheng Fung）教授建议，1987年首次出现在美国国家自然科学基金委的报告中（本书作者在2003年Abt Associates Inc.的一个出版物中挖掘了这个信息）[4]。1993年，美国麻省理工学院生物材料科学家Robot Langer教授和哈佛大学麻省总医院Jesserf Vacanti教授在Science上联合撰文，标志着组织工程学科的诞生；他们指出：组织工程是应用生命科学与工程学的原理和技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科[5]。 人体组织和器官缺损后的修复替代以往主要通过自体移植、同种异体移植、异种异体移植以及植入人工组织或器官这四大方式（如将同种异体和异种异体移植合并为异体移植，则为三大类）。自体移植属于以伤补伤；同种异体移植面临组织器官来源不足的限制，排异反应也是一个问题；排异反应对于异种异体移植更为显著，并且异种异体移植往往不能满足要求；传统意义上的人工组织和器官代用品也有一定的免疫排斥问题，更大的问题是，植入物不是由细胞所构成、没有完备的生物学功能是该方法固有的缺陷。 有鉴于此，国际上在世纪之交掀起了采用干细胞技术或者组织工程技术进行组织再生的热潮。这里的干细胞技术主要指采用胚胎干细胞技术（近年来还出现了采用诱导干细胞技术）通过长出组织器官、然后摘除其中一部分的方式，这种方式不仅仅遇到技术上的挑战，在伦理上也有难以逾越的障碍。在这种情况下，综合运用生物材料技术和种子细胞技术的组织工程应运而生，得到了广泛的关注和研究[6-9]。 1997年，当时还在哈佛大学医学院Vacanti教授课题组进行博士后研究的曹谊林，利用可降解聚合物负载软骨细胞在裸鼠背上成功再生人耳郭形态软骨，向人们展示了组织工程技术“再生”人体组织修复缺损的可能性[10]。之后又进一步研究了聚合物如聚乙醇酸、藻酸盐及Pluronics水凝胶在具有免疫活性动物模型（猪）中应用组织工程的潜力[11]。2018年，上海市第九人民医院的曹谊林教授团队报道了利用3D打印和组织工程技术，在5名先天性小耳畸形患者身上成功实现耳郭重建[12]。多年来，国内外不少课题组在组织工程方面做出了贡献并进行了总结[13-20]。 组织工程骨的构建*早主要采用了无机非金属材料。1963年，Smith报道发明了一种用环氧树脂浸透的多孔铝酸盐材料，其与骨组织的物理性能匹配，可以作为骨替代材料[21]；1969年，美国Hench教授研制出一种可用于人体硬组织修复的生物玻璃，这种材料可以同生物组织化学键合，具有良好的骨诱导活性，引领了20世纪70年代及以后生物活性材料的研究[22]。组织工程骨首次临床应用由Quarto等报道于《新英格兰医学杂志》，他们使用自体骨髓基质干细胞（bone marrow stromal cell，BMSC）和羟基磷灰石支架对三名患者进行大骨缺损修复，13个月后3名患者的骨缺损部位均有良好的修复[23]。国内清华大学崔福斋团队开发的骨修复支架于2010年通过国家食品药品监督管理局（State Food and Drug Administration，SFDA）（现为国家市场监督管理总局）认证，已帮助了数万患者修复骨缺损[16]。四川大学华西医院杨志明团队运用组织工程技术修复了多例骨缺损、肌腱和韧带损伤[24，25]。华东理工大学刘昌胜团队对磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement，CPC）进行了系统的研究，并应用于临床[26]。华南理工大学王迎军院士团队研究开发了生物医用陶瓷材料，系统研究了天然骨组织中钙磷矿物在生物大分子基质调控下的有序组装机理，提出骨组织修复生物应答新理念[27，28]。 软骨是唯一的单一细胞类型的组织，软骨组织工程貌似简单，实则困难，并且市场巨大，需要特别予以关注。Hunter医生在1743年曾提出对关节软骨损伤的结论：关节软骨一旦损伤，不能自行修复[29]。这主要是由于软骨中无血管、神经以及淋巴，自修复能力极其有限，相应地为解决软骨修复的问题，必须了解软骨的结构。其他任何组织器官的修复，也均需要结合其体内特点，进行材料的设计。在关节软骨修复技术的研发和转化中，*早由Pridie于1959年报道微骨折（microfracture）技术来刺激软骨再生[30]，其主要方法在于通过微骨折在软骨损伤处钻孔至软骨下骨，使骨髓干细胞迁移至软骨损伤处，再分化成软骨组织。到了20 世纪八九十年代，发展了以自体软骨细胞移植（autologous chondrocytes implantation，ACI）为基础的关节软骨再生技术，ACI技术*早是由瑞典的骨科医生Brittberg建立的，1994年，其在《新英格兰医学杂志》上报道了23例软骨细胞移植治疗关节软骨损伤，获得了不错的效果[31]。中国人民解放军总医院骨科研究所卢世璧院士牵头的组织工程再生医学团队是国内*早研究关节修复的团队之一。1972年，卢世璧团队研制出人工髋关节，在临床上取得良好效果[32]，1991年，其主导研发的珍珠面全髋人
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