納米生物材料

本書從納米生物材料的特性、結構和基本原理出發，簡要介紹納米生物材料的基本情況（第1章）。以納米鈣磷類、二氧化硅、碳等無機生物材料（第2～4章）及納米纖維材料（第5章）、納米生物複合材料（第6章）為主線，重點研究納米生物材料的合成、摻雜改性、組裝複合等可控制備技術，表徵材料的結構和獨特性能。同時，較詳細地介紹納米生物材料作為藥物載體、基因載體和生物醫學量子點在成像、診斷、檢測、示蹤和抗菌等方面的**進展和發展動態（第7～9章）。在此基礎上，評述納米生物材料的生物新效應（第10章），介紹納米生物材料結構與功能關係的原位表徵新技術（第11章），並闡述納米生物材料的安全性研究（第12章）。 ^[1] 

總序

前言

第1章 納米生物材料概述 1

1.1 緒論 1

1.1.1 納米材料 1

1.1.2 生物材料 2

1.1.3 納米生物材料簡介 2

1.2 納米生物材料發展歷史與現狀 3

1.2.1 發展歷史 3

1.2.2 國內外的發展現狀 5

1.3 納米生物材料的分類 8

1.3.1 無機類納米生物材料 8

1.3.2 高分子類納米生物材料 9

1.3.3 生物醫用納米複合材料 10

1.3.4 功能納米生物材料 12

1.4 納米生物材料的研究熱點與前沿 13

1.4.1 納米生物材料的可控合成 13

1.4.2 納米生物材料的表面改性與功能組裝 15

1.4.3 納米生物材料的納米效應 16

1.5 本章小結 16

參考文獻 17

第2章 納米鈣磷生物材料 20

2.1 緒論 20

2.2 鈣磷生物材料簡介 20

2.2.1 鈣磷生物材料的發展歷程 20

2.2.2 鈣磷生物材料的分類 21

2.3 納米鈣磷粉體的合成 22

2.3.1 鈣磷鹽反應原理及反應路徑 22

2.3.2 納米鈣磷鹽的轉化及其影響因素 23

2.3.3 納米鈣磷膠凝材料的結構與性能 26

2.4 納米羥基磷灰石 27

2.4.1 羥基磷灰石的晶體結構和特性 27

2.4.2 納米羥基磷灰石的合成 28

2.4.3 離子摻雜的納米羥基磷灰石 29

2.4.4 納米羥基磷灰石的改性研究 30

2.4.5 納米羥基磷灰石的特性 31

2.4.6 介孔羥基磷灰石及其應用 32

2.5 納米磷酸三鈣 33

2.5.1 磷酸三鈣的結構和生物特性 33

2.5.2 納米磷酸三鈣的合成 34

2.6 納米磷酸氫鈣 35

2.6.1 納米磷酸氫鈣的合成 35

2.6.2 影響納米磷酸氫鈣粒徑和形態的主要因素 36

2.7 納米鈣磷陶瓷的製備及其生物應用 37

2.7.1 納米鈣磷陶瓷的可控制備 37

2.7.2 磷酸三鈣陶瓷及其應用 38

2.7.3 羥基磷灰石陶瓷及其應用 39

2.7.4 雙相陶瓷及其應用 41

2.8 磷酸鈣骨水泥的合成與應用 42

2.8.1 磷酸鈣骨水泥簡介 42

2.8.2 磷酸鈣骨水泥的水化硬化及其轉化機理 43

2.8.3 磷酸鈣骨水泥的體內降解及其生物轉化 45

2.8.4 多孔磷酸鈣支架 45

2.8.5 可注射磷酸鈣骨水泥 46

2.8.6 載藥磷酸鈣骨水泥 48

2.8.7 活性磷酸鈣骨水泥 49

2.8.8 摻相磷酸鈣骨水泥 50

2.8.9 磷酸鈣骨水泥的臨牀應用 52

2.9 本章小結 52

參考文獻 53

第3章 納米二氧化硅及其生物性能 61

3.1 緒論 61

3.2 單一孔結構介孔二氧化硅 62

3.2.1 傳統介孔二氧化硅 62

3.2.2 大孔徑介孔二氧化硅 64

3.2.3 核-殼結構介孔二氧化硅 68

3.3 多級孔結構介孔二氧化硅 70

3.3.1 空心介孔二氧化硅 70

3.3.2 卵殼結構二氧化硅 72

3.3.3 雙介孔結構二氧化硅 74

3.3.4 三級孔結構二氧化硅 77

3.4 介孔二氧化硅的生物應用 78

3.4.1 藥物輸運系統 79

3.4.2 磁共振成像 85

3.4.3 光熱治療 87

3.5 本章小結 89

參考文獻 90

第4章 碳納米生物材料 98

4.1 緒論 98

4.2 碳納米材料簡介 98

4.2.1 零維碳納米結構 99

4.2.2 一維碳納米結構 102

4.2.3 二維碳納米結構 104

4.3 表面化學與功能化 105

4.3.1 納米金剛石的表面改性 105

4.3.2 其他碳納米材料的表面功能化 106

4.4 生物安全性 107

4.4.1 零維碳顆粒的生物安全性 107

4.4.2 碳納米管的生物安全性 109

4.4.3 石墨烯的生物安全性 110

4.5 生物醫學成像 110

4.5.1 碳納米材料的熒光與拉曼光譜特性 111

4.5.2 基於熒光的生物成像 112

4.5.3 拉曼及其他生物成像技術 113

4.6 生物傳感與檢測 114

4.6.1 葡萄糖生物傳感器 114

4.6.2 DNA生物傳感器 114

4.6.3 其他生物傳感器 115

4.7 載藥與治療 115

4.7.1 藥物擔載、遞送與腫瘤治療 116

4.7.2 組織工程和再生醫學 118

4.7.3 其他生物應用 118

4.8 本章小結 118

參考文獻 119

第5章 納米纖維材料 135

5.1 緒論 135

5.2 納米纖維材料的設計與製備 135

5.2.1 納米纖維材料的設計 135

5.2.2 納米纖維的製備 138

5.3 納米纖維材料在組織工程中的應用 142

5.3.1 納米纖維材料在神經組織工程中的應用 142

5.3.2 納米纖維材料在血管組織工程中的應用 147

5.3.3 納米纖維材料在肌腱組織工程中的應用 157

5.3.4 納米纖維在骨組織工程中的應用 165

5.4 本章小結 169

參考文獻 169

第6章 納米生物複合材料 178

6.1 緒論 178

6.2 納米生物複合材料概述 179

6.2.1 納米生物複合材料的設計原則 179

6.2.2 納米生物複合材料的分類 180

6.3 納米生物複合材料在組織工程中的應用 181

6.3.1 納米生物複合材料在骨組織工程中的應用 181

6.3.2 納米生物複合材料在軟骨組織工程中的應用 186

6.3.3 納米生物複合材料在神經組織工程中的應用 191

6.4 納米生物複合材料在腫瘤多模態診療中的應用 198

6.4.1 納米生物複合材料用於腫瘤診斷和成像 198

6.4.2 納米生物複合材料用於腫瘤治療 203

6.4.3 用於腫瘤多模態診療一體化的納米生物複合材料 208

6.5 本章小結 209

參考文獻 209

第7章 納米藥物載體 224

7.1 刺激響應高分子納米藥物載體 224

7.1.1 生理與病理刺激響應高分子納米藥物載體的製備及性能調控 225

7.1.2 物理刺激響應高分子納米藥物載體的製備及性能調控 232

7.1.3 多重刺激響應高分子納米藥物載體的製備及性能調控 234

7.1.4 小結 237

7.2 新型硅質體納米藥物遞送體系 238

7.2.1 硅質體納米粒子的研究進展 238

7.2.2 硅質體納米粒子的設計與製備 239

7.2.3 硅質體納米粒子的形態穩定性及表面修飾 243

7.2.4 硅質體納米粒子的生物安全性 246

7.2.5 硅質體納米粒子在醫學診斷和治療中的應用 249

7.3 納米藥物載體的機遇與挑戰 259

參考文獻 259

第8章 多功能納米生物材料 266

8.1 緒論 266

8.2 納米金的合成及其生物應用 267

8.2.1 不同結構的納米金 267

8.2.2 金納米顆粒的應用 271

8.3 稀土上轉換材料及其在腫瘤診療中的應用 277

8.3.1 稀土上轉換材料的設計與製備 277

8.3.2 稀土上轉換探針的腫瘤影像診斷應用 282

8.3.3 稀土上轉換材料的腫瘤治療應用 288

8.4 功能納米材料的實體腫瘤診療應用 300

8.4.1 功能納米材料的乏氧腫瘤高效治療應用 300

8.4.2 功能納米材料用於腫瘤微環境特異性誘導激活的新型療法應用 307

8.5 納米抗菌生物材料 314

8.5.1 納米自體抗菌體系 315

8.5.2 納米抗菌生物材料的製備 318

8.5.3 納米抗菌生物材料的抗菌機理 319

8.5.4 納米抗菌生物材料的應用 321

8.5.5 納米抗菌生物材料的生物安全性及毒性 324

8.6 納米氧化鐵及其生物醫學應用 326

8.6.1 納米氧化鐵的設計與製備 326

8.6.2 納米氧化鐵的醫學應用 329

8.6.3 基於納米氧化鐵的生物分離技術 334

8.7 本章小結 335

參考文獻 336

第9章 生物醫學量子點 357

9.1 緒論 357

9.2 量子點 357

9.2.1 量子點及其性質 357

9.2.2 量子點的發光機理 358

9.3 量子點的合成 359

9.3.1 量子點的化學合成 359

9.3.2 量子點的活細胞合成 361

9.3.3 量子點的準生物合成 364

9.4 生物醫學量子點的製備及應用 365

9.4.1 生物醫學量子點的製備 365

9.4.2 量子點單病毒動態示蹤 369

9.4.3 量子點活體及組織成像 371

9.4.4 量子點生物檢測 376

9.5 本章小結 380

參考文獻 380

第10章 納米生物材料的新效應 388

10.1 緒論 388

10.2 羥基磷灰石納米顆粒抗腫瘤活性及其機理 389

10.2.1 羥基磷灰石納米顆粒抗腫瘤活性、機理簡介 390

10.2.2 羥基磷灰石納米顆粒對腫瘤細胞的特異性毒性 401

10.2.3 粒子特性對羥基磷灰石納米顆粒抗腫瘤活性的影響 405

10.2.4 其他納米粒子的抗腫瘤活性 410

10.3 納米材料對蛋白質固載以及細胞行為的影響 411

10.3.1 納米表/界面對蛋白質結構和活性的影響 411

10.3.2 納米材料與細胞的相互作用 417

10.4 本章小結 420

參考文獻 421

第11章 納米生物材料的表徵新技術 429

11.1 緒論 429

11.2 納米生物材料的常用表徵技術 429

11.2.1 光學顯微成像及應用 429

11.2.2 電子顯微成像及應用 436

11.2.3 激光散射法原理及應用 443

11.2.4 X射線表徵技術及應用 448

11.3 納米生物材料結構的原位高分辨定量表徵新技術 455

11.3.1 相干X射線衍射成像技術 455

11.3.2 布拉格相干X射線衍射成像技術 460

11.3.3 納米CT成像技術及其在生物材料表徵中的應用 466

11.4 本章小結 471

參考文獻 472

第12章 納米生物材料的安全性研究 479

12.1 緒論 479

12.2 納米材料的暴露途徑及其對重要組織器官的影響 482

12.3 納米材料在生物體內代謝與轉運過程的規律 483

12.3.1 納米材料的體內動力學特性 483

12.3.2 納米材料的生物利用度決定了納米材料在體內的蓄積 484

12.3.3 建立針對ADME過程的具有高靈敏度和高分辨率的分析方法 486

12.4 影響納米生物材料安全性的物理