本書基于作者團隊在軟骨組織工程領域的長期研究積累，從水凝膠的成膠工藝和性能表征出發(fā)，聚焦水凝膠材料的創(chuàng)新設計與工程化應用，全面梳理了該領域的研究進展與技術突破。本書主要內(nèi)容包括：緒論、水凝膠的成膠工藝、水凝膠性能表征、天然水凝膠在軟骨組織工程中的應用、合成水凝膠在軟骨組織工程中的應用和新型水凝膠在軟骨組織工程中的應用。本書具有較高的實用參考價值，同時對水凝膠在軟骨組織工程領域的應用具有一定的推動作用。本書可供為從事水凝膠研制與應用的工程技術人員閱讀使用，也可供從事軟骨損傷修復的研究人員和相關專業(yè)在校師生參考。
1）本書基于作者團隊在軟骨組織工程領域的長期研究積累，從水凝膠的成膠工藝和性能表征出發(fā)，聚焦水凝膠材料的創(chuàng)新設計與工程化應用，全面梳理了該領域的研究進展與技術突破。2）本書主要內(nèi)容包括：緒論、水凝膠的成膠工藝、水凝膠性能表征、天然水凝膠在軟骨組織工程的應用、合成水凝膠在軟骨組織工程的應用和新型水凝膠在軟骨組織工程的應用。
隨著生物科技和個性化醫(yī)療的不斷發(fā)展，生物材料的研究受到了越來越多科研和醫(yī)療工作者的關注。人體軟骨組織缺乏神經(jīng)和血管，導致其受損后難以自我修復。軟骨組織工程從工程學角度出發(fā)，利用細胞、支架和生長因子/藥物三方面結合，制備仿生軟骨支架，用于誘導修復受損軟骨組織，現(xiàn)已經(jīng)成為修復軟骨損傷的核心技術。軟骨組織工程的發(fā)展高度依賴先進生物材料的創(chuàng)新突破，水凝膠材料因其獨特的模擬細胞外基質(zhì)特性和可調(diào)控性能，已成為該領域重點研究方向。水凝膠的研發(fā)涉及高分子化學、材料學、生物力學和臨床醫(yī)學等諸多學科，因此要求相關科研人員具備充足的交叉學科背景。當前水凝膠發(fā)展勢頭迅猛，更新速度極快，針對軟骨水凝膠的研發(fā)每年都有大量論文和專利成果產(chǎn)出，但系統(tǒng)性的學術專著仍較為匱乏，因此亟須構建系統(tǒng)化的知識體系，以指導科研與實際應用。由于水凝膠種類繁多、制備表征方法多樣且生物學評價體系復雜，因此需要系統(tǒng)地進行梳理。撰寫本書的目的是讓讀者能夠?qū)浌墙M織工程有初步的了解，熟練掌握水凝膠的制備過程和表征分析。本書總結了我們團隊近年來在軟骨組織工程的成果，以及其他科研人員在軟骨組織工程的前沿研究進展和趨勢，期望能夠為讀者提供一些參考。本書首先系統(tǒng)地介紹了軟骨生理特點和組織工程需要；接著，從水凝膠的成膠工藝和性能表征出發(fā)，詳細地闡述和分析了我們團隊和該領域前沿隊伍將天然水凝膠、合成水凝膠和新型水凝膠應用于軟骨組織工程的案例。本書第1章由太原理工大學黃棣撰寫，第2～6章由太原理工大學蘭偉偉撰寫。在本書的撰寫過程中，呂振軍、李軍、柴玉威和張闖等研究生參與了書稿的整理工作，在此對他們的辛勤付出表示感謝！此外，還要感謝國家自然基金委（12202302，12272253）的資金支持！由于作者水平有限，書中難免有不足之處，敬請讀者指正。作者
蘭偉偉，太原理工大學講師。中國生物材料學會、中國生物力學學會會員。主要從事骨軟骨生物材料和類器官芯片研究，在Materials & Design、Colloids and Surfaces B Biointerfaces等雜志發(fā)表學術論文20余篇。黃棣，太原理工大學教授�，F(xiàn)任太原理工大學人工智能學院副院長，生物醫(yī)學工程國家級一流專業(yè)建設點負責人，中國生物材料學會生物復合材料分會、材料生物力學分會委員，中國生物醫(yī)學工程學會類器官與器官芯片分會委員，中國毒理學會類器官與器官芯片專委會委員，中國醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會產(chǎn)教融合專委會委員。主要從事生物材料、生物打印和器官芯片研究，在PNAS、Adv Mater、Biomaterials、Adv Sci等雜志發(fā)表學術論文200余篇。
前言第1章緒論11.1關節(jié)軟骨21.2水凝膠71.3軟骨組織工程81.3.1種子細胞91.3.2生長因子111.3.3支架材料12第2章水凝膠的成膠工藝142.1物理成膠142.1.1離子成膠152.1.2氫鍵成膠162.1.3結晶成膠172.1.4靜電吸附成膠182.1.5剪切稀化/剪切增稠成膠192.1.6溫度敏感成膠202.1.7磁性成膠212.2化學成膠212.2.1自由基聚合222.2.2縮合反應232.2.3Michael加成反應242.2.4光交聯(lián)成膠242.2.5酶催化交聯(lián)252.2.6Click化學交聯(lián)262.2.7Schiff基反應26第3章水凝膠性能表征283.1水凝膠材料選擇283.2水凝膠設計與制備303.3水凝膠溶脹比和含水率333.4水凝膠降解性能353.5水凝膠力學性能413.5.1壓縮性能413.5.2拉伸性能443.5.3剪切性能453.5.4疲勞性能463.5.5摩擦性能473.6水凝膠生物學評價493.6.1細胞毒性試驗503.6.2溶血試驗533.6.3生物誘導試驗543.6.4抗菌試驗573.6.5植入試驗593.7水凝膠材料試驗標準61第4章天然水凝膠在軟骨組織工程中的應用624.1膠原水凝膠624.1.1結構與交聯(lián)624.1.2物理化學特性654.1.3生物學行為664.1.4軟骨組織工程應用664.2透明質(zhì)酸水凝膠704.2.1結構與交聯(lián)704.2.2物理化學特性724.2.3生物學行為724.2.4軟骨組織工程應用734.3殼聚糖水凝膠754.3.1結構與交聯(lián)754.3.2物理化學特性764.3.3生物學行為774.3.4軟骨組織工程應用774.4絲素蛋白水凝膠794.4.1結構與交聯(lián)794.4.2物理化學特性804.4.3生物學行為814.4.4軟骨組織工程應用814.5藻酸鹽水凝膠834.5.1結構與交聯(lián)834.5.2物理化學特性844.5.3生物學行為854.5.4軟骨組織工程應用86第5章合成水凝膠在軟骨組織工程中的應用885.1聚乙烯醇水凝膠895.1.1結構與交聯(lián)895.1.2物理化學特性915.1.3生物學行為915.1.4軟骨組織工程應用935.2聚乳酸水凝膠985.2.1結構與交聯(lián)985.2.2物理化學特性1005.2.3生物學行為1005.2.4軟骨組織工程應用1025.3聚乙二醇水凝膠1045.3.1結構與交聯(lián)1045.3.2物理化學特性1055.3.3生物學行為1065.3.4軟骨組織工程應用1065.4聚己內(nèi)酯水凝膠1095.4.1結構與交聯(lián)1095.4.2物理化學特性1105.4.3生物學行為1115.4.4軟骨組織工程應用1125.5聚乳酸-羥基乙酸水凝膠1145.5.1結構與交聯(lián)1145.5.2物理化學特性1155.5.3生物學行為1165.5.4軟骨組織工程應用116第6章新型水凝膠在軟骨組織工程中的應用1186.1可注射水凝膠1196.2高強度水凝膠1236.2.1雙交聯(lián)網(wǎng)絡水凝膠1236.2.2無機物增強水凝膠1266.2.3超分子水凝膠1286.2.4雜化高強度水凝膠1296.2.5其他力學增強方式1316.3藥物控釋水凝膠1316.43D打印水凝膠1366.5自愈合水凝膠139參考文獻142
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