生物醫(yī)用高分子材料(趙長(zhǎng)生)(第二版)
定 價(jià):38 元
- 作者:趙長(zhǎng)生,孫樹(shù)東 編
- 出版時(shí)間:2016/10/1
- ISBN:9787122274496
- 出 版 社:化學(xué)工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):R318.08
- 頁(yè)碼:227
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開(kāi)本:16開(kāi)
生物醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)用材料的一個(gè)重要組成部分,是一類(lèi)用于診斷、治療和器官修復(fù)與再生的材料,具有延長(zhǎng)患者生命、提高患者生存質(zhì)量的作用,是材料科學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)交叉的發(fā)展領(lǐng)域。
《生物醫(yī)用高分子材料》(第二版)從簡(jiǎn)述生物醫(yī)用高分子材料的基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始,按照生物醫(yī)用高分子材料的使用要求進(jìn)行章節(jié)編排,介紹了生物相容性和安全性評(píng)價(jià),醫(yī)療診斷用高分子材料,藥物緩釋和控釋用高分子材料,血液凈化用高分子材料,眼科、軟組織替代和再生用高分子材料,硬組織替代和組織工程用高分子材料,醫(yī)用高分子材料的設(shè)計(jì),共8章。
本書(shū)適于作為高分子材料專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教材,并可供從事生物醫(yī)學(xué)材料研究的技術(shù)人員及材料醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)師生參考。
前言
生物醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)學(xué)材料中發(fā)展早、應(yīng)用廣泛、用量大的材料之一,也是一類(lèi)正在迅速發(fā)展的材料。它既可以來(lái)源于天然產(chǎn)物,又可以人工合成。目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的研究非常熱門(mén),但用作系統(tǒng)講授生物醫(yī)用高分子材料專(zhuān)業(yè)課程的教材并不多。
由四川大學(xué)主編的《生物醫(yī)用高分子材料》于2006年被列入普通高等教育“十一五”規(guī)劃教材,于2009年3月正式出版發(fā)行,之后重印,并在多個(gè)學(xué)校獲得使用。2011年該教材被列入四川省“十二五”普通高等教育本科規(guī)劃教材。該教材在使用過(guò)程中得到了大家的認(rèn)可,但也存在許多需要改進(jìn)的地方。
在廣泛征求授課教師和使用單位的意見(jiàn)和建議后,四川大學(xué)對(duì)《生物醫(yī)用高分子材料》教材進(jìn)行修訂。與2009年版教材相比,主要修訂如下。
(1)將原教材的章節(jié)進(jìn)行了梳理和重排。按照對(duì)生物醫(yī)用高分子材料的使用要求進(jìn)行章節(jié)的編排,首先是緒論,第2章是生物相容性相關(guān)內(nèi)容,之后是按照診斷用高分子材料、藥用高分子材料、治療用高分子材料(包括血液凈化用、軟組織用和硬組織用高分子材料)的順序進(jìn)行編排,章節(jié)的排序更具有邏輯性。
(2)在第1章緒論中增加了高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的內(nèi)容,便于非高分子專(zhuān)業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)生物醫(yī)用高分子材料之前先了解一些高分子基礎(chǔ)知識(shí)。
(3)原教材中的第2章和第3章合并為一章,內(nèi)容做了適當(dāng)刪減,全部講述生物相容性相關(guān)知識(shí)。
(4)原教材第4章中,血液透析內(nèi)容過(guò)多,進(jìn)行了適當(dāng)刪減。
(5)原教材第4章眼科材料與軟組織用高分子材料合并為一章。
(6)原教材第4章牙科材料與硬組織材料合并為一章。
(7)在第7章支架材料制備中,增加了一些新的制備方法,如自組裝、3D打印技術(shù)等。
本次修訂由趙長(zhǎng)生提出修訂提綱,統(tǒng)稿由趙長(zhǎng)生、孫樹(shù)東共同完成。參加教材修訂的人員:趙長(zhǎng)生(第1章、第5章)、盧婷利(第1章,第7章)、蘇白海(第5章)、孫樹(shù)東(第2章、第3章,第6章)、李建樹(shù)(第4章)、李潔華(第3章)、趙偉鋒(第8章)。
由于編者時(shí)間、知識(shí)和能力所限,本次修訂仍存在一些不盡之處,今后還需進(jìn)一步修改和完善,如增加生物醫(yī)用高分子材料表面處理和改性等內(nèi)容。
趙長(zhǎng)生
2016年2月
版前言
生物醫(yī)用材料是指具有特殊性能、特殊功能,用于人工器官外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、檢查、治療疾患等醫(yī)療、保健領(lǐng)域,而對(duì)人體組織、血液不致產(chǎn)生不良影響的材料。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)法國(guó)會(huì)議專(zhuān)門(mén)定義的“生物材料”就是生物醫(yī)學(xué)材料,它是指“以醫(yī)療為目的,用于與組織接觸以形成功能的無(wú)生命的材料”。
生物醫(yī)用高分子材料是生物醫(yī)用材料的一個(gè)重要組成部分,是一類(lèi)用于診斷、治療和器官修復(fù)與再生的材料,具有延長(zhǎng)病人生命、提高病人生存質(zhì)量的作用,是材料科學(xué)、化學(xué)、生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)交叉的發(fā)展領(lǐng)域。其研究與開(kāi)發(fā)既有重大的社會(huì)需求,也有重大的經(jīng)濟(jì)需求。高性能醫(yī)用高分子材料和器械是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)各種診斷和治療技術(shù)賴(lài)以存在的基礎(chǔ),并不斷推動(dòng)各種新診斷和治療手段的出現(xiàn)。
醫(yī)用高分子的研究至今已有40多年的歷史。1949年,美國(guó)首先發(fā)表了醫(yī)用高分子的展望性論文。在文章中,次介紹了利用聚甲基丙烯酸甲酯作為人的頭蓋骨和關(guān)節(jié),利用聚酰胺纖維作為手術(shù)縫合線的臨床應(yīng)用情況。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至1990年,美國(guó)、日本、西歐等發(fā)表的有關(guān)醫(yī)用高分子的學(xué)術(shù)論文和專(zhuān)利已過(guò)30000篇。有人預(yù)計(jì),現(xiàn)在的21世紀(jì),醫(yī)用高分子將進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代。除了大腦之外,人體的所有部位和臟器都可用高分子材料來(lái)取代。仿生人也將比想像中更快地來(lái)到世上。
在更加關(guān)愛(ài)人類(lèi)自身健康的21世紀(jì),醫(yī)用高分子材料必將發(fā)揮日益重要的作用。生物醫(yī)用材料的研究與開(kāi)發(fā)也得到了國(guó)家相關(guān)部門(mén)的高度重視,“十五”和“十一五”國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃(“973”)都設(shè)立了生物醫(yī)用材料的研究項(xiàng)目。生物醫(yī)用材料的未來(lái)發(fā)展必將是從簡(jiǎn)單的使用到有目的地設(shè)計(jì)合成,獲得具有生命體需要的具有良好生物相容性和生物功能性的材料。在高等院校的生物醫(yī)學(xué)工程和高分子材料與工程等專(zhuān)業(yè)也都開(kāi)設(shè)了生物醫(yī)用高分子材料的必選和選修課程。
醫(yī)用高分子材料大致可分為機(jī)體外使用與機(jī)體內(nèi)使用兩大類(lèi)。機(jī)體外用的材料主要是制備醫(yī)療用品,如輸液袋、輸液管、注射器等。由于這些高分子材料成本低、使用方便,現(xiàn)已大量使用。機(jī)體內(nèi)用材料又可分為外科用和內(nèi)科用兩類(lèi)。外科方面有人工器官、醫(yī)用黏合劑、整形材料等。內(nèi)科用的主要是高分子藥物。所謂高分子藥物,就是具有藥效的低分子與高分子載體相結(jié)合的藥物,它具有長(zhǎng)效、穩(wěn)定的特點(diǎn)。
歸納起來(lái),一個(gè)具備了以下七個(gè)方面性能的材料,可以考慮用作醫(yī)用材料:
(1)在化學(xué)上是惰性的,不會(huì)因與體液接觸而發(fā)生反應(yīng);
(2)對(duì)人體組織不會(huì)引起炎癥或異物反應(yīng);
(3)不會(huì)致癌;
(4)具有抗血栓性,不會(huì)在材料表面凝血;
(5)長(zhǎng)期植入體內(nèi),不會(huì)減小機(jī)械強(qiáng)度;
(6)能經(jīng)受必要的清潔消毒措施而不產(chǎn)生變性;
(7)易于加工成需要的復(fù)雜形狀。
人工器官是醫(yī)用高分子材料的主要發(fā)展方向。目前用高分子材料制成的人工器官已植入人體的有人工腎、人工血管、人工心臟瓣膜、人工關(guān)節(jié)、人工骨骼、整形材料等。應(yīng)用的高分子材料主要有PVC、ABS、PP、硅橡膠、含氟聚合物等。正在研究的有人工心臟、人工肺、人工胰臟、人造血、人工眼球等。
本教材按照生物醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用分類(lèi)進(jìn)行編寫(xiě)。編寫(xiě)人員:趙長(zhǎng)生(第1章部分、第2章、第4章部分、第8章)、顧忠偉(第1章部分)、張倩(第3章)、蘇白海(第4章部分)、李潔華(第5章)、李建樹(shù)(第6章)、謝興益(第7章)。
趙長(zhǎng)生
2009年1月
趙長(zhǎng)生,四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院,副院長(zhǎng) 教授,趙長(zhǎng)生,男,1970年5月生,工學(xué)博士,教授,博士生導(dǎo)師,中共黨員,教育部高分子材料與工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì),四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人,四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)。2005年教育部新世紀(jì)優(yōu) 秀人才支持計(jì)劃,2008年獲四川省杰出青年基金,2012年獲國(guó)家杰出青年科學(xué)基金,2013年獲中組部“萬(wàn)人計(jì)劃”——中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才。
學(xué)習(xí)簡(jiǎn)歷
1987年9月~1991年7月,成都科技大學(xué)高分子材料專(zhuān)業(yè),大學(xué)本科;
1993年9月~1995年7月,四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè),碩士(提前攻博);
1995年9月~1998年6月,四川大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè),博士。
工作簡(jiǎn)歷
1991年7月~1993年9月,山東合成纖維股份有限責(zé)任公司,技術(shù)工作;
1998年7月~2001年9月,四川大學(xué)高分子材料系講師,副教授;
2001年10月~2003年9月,日本北海道大學(xué),博士后;
2003年9月~至今,四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院,教授,博導(dǎo),副院長(zhǎng)。
教學(xué)方面,作為第二負(fù)責(zé)人承擔(dān)了國(guó)家精品課程《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》的講授,主持并主講《生物醫(yī)用高分子材料》課程,2005年四川省優(yōu) 秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)(排名2),2010年四川省優(yōu) 秀教學(xué)成果二等獎(jiǎng)(排名2),發(fā)表教學(xué)改革論文7篇。
長(zhǎng)期從事聚醚砜材料結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控的研究,主要從事生物醫(yī)用高分子膜材料,及功能高分子材料的研究。承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目7項(xiàng),教育部博士學(xué)科點(diǎn)基金2項(xiàng),教育部新世紀(jì)和回國(guó)留學(xué)基金各1項(xiàng),四川省青年基金1項(xiàng),以及橫向科研課題多項(xiàng)。授權(quán)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng),轉(zhuǎn)讓7項(xiàng),在Progress in Polymer Science,Biomaterials,Acta Biomaterialia,Analytica Chimica Acta,Journal of Hazardous Materials,Journal of Membrane Science等國(guó)際重要期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文140篇,其中SCI收錄120余篇,SCI引用1700余次。
第1章緒論1
1.1高分子科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1
1.1.1高分子的基本概念1
1.1.2高分子的分子組成1
1.1.3高分子的分子量3
1.1.4高分子結(jié)構(gòu)4
1.1.5高分子材料的制備5
1.2生物醫(yī)用高分子9
1.2.1高分子科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步與醫(yī)用材料9
1.2.2生物醫(yī)用材料10
1.3生物醫(yī)用高分子制品的生產(chǎn)環(huán)境及消毒滅菌11
1.3.1生產(chǎn)環(huán)境11
1.3.2消毒滅菌15
1.4生物醫(yī)用高分子研究開(kāi)發(fā)相關(guān)的問(wèn)題17
1.4.1生物醫(yī)用高分子材料及制品的研究特色17
1.4.2醫(yī)療經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療產(chǎn)業(yè)17
習(xí)題18
參考文獻(xiàn)18
第2章生物相容性和安全性評(píng)價(jià)20
2.1醫(yī)用高分子的基本功能20
2.1.1物理性能21
2.1.2物理化學(xué)性能23
2.1.3生物體適應(yīng)的種類(lèi)25
2.2材料與生物體的相互作用26
2.2.1材料與血液的作用27
2.2.2材料與蛋白質(zhì)的相互作用30
2.2.3材料與細(xì)胞的相互作用31
2.2.4材料與組織的相互作用32
2.2.5高分子材料在生物體內(nèi)的變化34
2.3醫(yī)用材料的生物相容性35
2.3.1生物相容性的分類(lèi)35
2.3.2組織相容性36
2.3.3血液相容性37
2.4生物相容性的評(píng)價(jià)37
2.4.1生物學(xué)評(píng)價(jià)項(xiàng)目的選擇37
2.4.2生物學(xué)評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法及特點(diǎn)43
2.5生物材料降解的評(píng)價(jià)方法49
2.5.1降解機(jī)制50
2.5.2材料在體內(nèi)的吸收和排泄51
2.5.3影響降解的因素和降解速率的調(diào)控52
2.5.4降解材料的制品化及應(yīng)用53
2.6生物學(xué)評(píng)價(jià)與新材料研究53
2.6.1新材料的設(shè)計(jì)和研究53
2.6.2建立新的生物相容性的試驗(yàn)方法54
2.7生物相容性研究及評(píng)價(jià)展望54
2.7.1生物相容性研究?jī)?nèi)容55
2.7.2生物相容性評(píng)價(jià)方法55
習(xí)題55
參考文獻(xiàn)56
第3章醫(yī)療診斷用高分子材料57
3.1診斷用微球57
3.1.1高分子微球的制備方法58
3.1.2高分子親和微球的制備方法63
3.1.3高分子微球在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用65
3.2診斷用磁性粒子68
3.2.1磁性高分子微球的制備方法69
3.2.2磁性高分子微球的表面功能化70
3.2.3磁性微球在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用71
3.3高分子材料在診斷生物傳感器中的應(yīng)用72
3.3.1生物傳感器用高分子固定化載體73
3.3.2應(yīng)用舉例77
習(xí)題79
參考文獻(xiàn)79
第4章藥物緩釋和控釋用高分子材料81
4.1緒論81
4.2緩、控釋制劑釋藥原理84
4.2.1溶出原理84
4.2.2擴(kuò)散原理84
4.2.3溶蝕與擴(kuò)散、溶出結(jié)合86
4.2.4滲透壓原理86
4.2.5離子交換作用86
4.3緩、控釋制劑設(shè)計(jì)的影響因素87
4.3.1理化因素87
4.3.2生物因素88
4.4緩、控釋制劑的分類(lèi)88
4.4.1貯庫(kù)型(膜控制型)88
4.4.2骨架型(基質(zhì)型)91
4.4.3滲透泵型控釋制劑92
4.4.4微囊和微粒型控釋制劑94
4.5口服脈沖釋放釋藥系統(tǒng)和結(jié)腸定位給藥系統(tǒng)96
4.5.1口服脈沖釋放釋藥系統(tǒng)96
4.5.2結(jié)腸定位給藥、釋藥系統(tǒng)96
4.5.3植入型控釋給藥系統(tǒng)97
4.6常用高分子材料在緩、控釋領(lǐng)域中的應(yīng)用98
4.6.1天然高分子藥用材料98
4.6.2半合成高分子藥用材料102
4.6.3全合成高分子藥用材料105
4.7緩釋包衣膜的處方組成114
4.7.1包衣水分散體114
4.7.2包衣膜增塑劑及其選擇原則115
4.7.3包衣致孔劑116
4.7.4包衣抗黏劑116
4.8高分子載體輔助的緩、控釋藥物116
4.8.1緩、控釋藥物種類(lèi)116
4.8.2靶向給藥系統(tǒng)117
4.8.3基因治療與非病毒基因載體118
4.9緩、控釋給藥系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)119
習(xí)題122
參考文獻(xiàn)122
第5章血液凈化用高分子材料124
5.1血液凈化技術(shù)124
5.1.1血液凈化的方式124
5.1.2血液凈化用高分子材料126
5.2血液透析130
5.2.1血液透析的基本原理和設(shè)備130
5.2.2血液透析及其技術(shù)138
5.3血液濾過(guò)及血液透析濾過(guò)143
5.3.1概述143
5.3.2血液濾過(guò)的基本原理143
5.3.3血液濾過(guò)的血液動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)145
5.3.4血液濾過(guò)對(duì)代謝的作用145
5.3.5血液濾過(guò)的臨床應(yīng)用145
5.4血液灌流147
5.4.1血液灌流發(fā)展史147
5.4.2血液灌流原理147
5.4.3血液灌流用材料147
5.4.4臨床應(yīng)用154
5.5血漿分離(或血漿置換)154
5.5.1血漿分離方法155
5.5.2血漿分離治療的適應(yīng)證和并發(fā)癥159
5.5.3血漿分離用膜材料159
5.6腹膜透析159
5.6.1腹膜透析簡(jiǎn)介159
5.6.2腹膜透析原理與技術(shù)160
5.6.3腹膜透析的適應(yīng)證和禁忌證164
5.7人工肺164
5.7.1肺及人工肺的功能165
5.7.2中空纖維膜人工肺165
5.8人工肝165
5.8.1人工肝原理及分類(lèi)166
5.8.2非生物型人工肝166
5.8.3生物型人工肝及其材料166
5.9血液凈化用中空纖維膜168
5.9.1高分子膜的制備方法168
5.9.2中空纖維膜的制備169
5.9.3典型的血液凈化用中空纖維膜170
習(xí)題173
參考文獻(xiàn)173
第6章眼科、軟組織替代和再生用高分子材料177
6.1眼科材料177
6.1.1眼科對(duì)高分子材料的要求177
6.1.2隱形眼鏡178
6.1.3人工角膜179
6.1.4人工晶狀體179
6.1.5人工淚管181
6.1.6義眼、活動(dòng)義眼、人工眼球181
6.1.7人工玻璃體181
6.1.8眼用長(zhǎng)效藥膜181
6.2軟組織替代和再生用高分子材料182
6.2.1組織引導(dǎo)材料182
6.2.2組織誘導(dǎo)材料183
6.2.3組織隔離材料184
6.2.4皮膚修復(fù)和再生用高分子材料185
6.2.5人工皮膚191
6.2.6人工肌肉193
6.2.7其他軟組織及其所用高分子材料194
習(xí)題196
參考文獻(xiàn)196
第7章硬組織替代和組織工程用高分子材料198
7.1牙科用高分子材料198
7.1.1牙齒的結(jié)構(gòu)198
7.1.2牙科用高分子材料198
7.2骨組織修復(fù)和再生用高分子材料202
7.2.1骨組織的組成與結(jié)構(gòu)202
7.2.2骨組織工程支架材料應(yīng)具備的條件203
7.2.3合成高分子支架材料204
7.2.4天然高分子支架材料204
7.2.5復(fù)合支架材料205
7.3組織工程支架用高分子材料208
7.3.1 組織工程的原理和方法208
7.3.2組織工程支架材料209
7.3.3組織工程支架的研究與制備方法213
習(xí)題216
參考文獻(xiàn)217
第8章醫(yī)用高分子材料的設(shè)計(jì)221
8.1緒言221
8.2高分子設(shè)計(jì)的基本理論221
8.2.1高分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)221
8.2.2聚合物特性的定量理論223
8.2.3聚合物分子設(shè)計(jì)的定性解析224
8.2.4高分子設(shè)計(jì)的一般方法225
8.3醫(yī)用高分子的設(shè)計(jì)226
8.3.1醫(yī)用高分子的必備條件和特殊性能要求226
8.3.2生物醫(yī)用聚氨酯226
8.3.3藥用高分子的設(shè)計(jì)226
習(xí)題227
參考文獻(xiàn)227