無(wú)機(jī)生物材料學(xué)

前言

　　生物材料學(xué)是生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的支柱之一。它涉及基礎(chǔ)化學(xué)、材料學(xué)、生化與分子生物學(xué)、基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、工程力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，因此從事上述各個(gè)學(xué)科的人都有可能在研究和應(yīng)用中涉及生物材料，或直接從事生物材料方面的工作。生物材料正經(jīng)歷從傳統(tǒng)的bioMATERIALS（即關(guān)注材料特性的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用），到BIOMATERIALS（即材料特性與生物醫(yī)學(xué)功能并重），再到BIOmaterials（即重點(diǎn)關(guān)注材料生物學(xué)效應(yīng)）的轉(zhuǎn)變。對(duì)具有生物學(xué)效應(yīng)材料的追求，是生物材料發(fā)展的新進(jìn)展，這也是材料生物學(xué)（maten81biology）的主要內(nèi)容。發(fā)展材料生物學(xué)的意義是通過(guò)還原構(gòu)建生物體材料的生物學(xué)形成過(guò)程和規(guī)律，獲得模仿人體組織形成過(guò)程的思路，更好完成組織再生修復(fù)。從國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀來(lái)看，目前研究正從普通生物材料的修修補(bǔ)補(bǔ)，延伸到具有特殊生物學(xué)效應(yīng)的材料的發(fā)掘或?qū)ΜF(xiàn)有材料的特殊改造，從而獲得生物學(xué)效應(yīng)的新材料，更好地為組織再生提供支架?？梢哉f(shuō)，生物材料的發(fā)展與生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的聯(lián)系越來(lái)越緊密，越來(lái)越復(fù)雜。但材料作為基礎(chǔ)，系統(tǒng)掌握有關(guān)材料學(xué)的知識(shí)體系對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)非常必要?！　∥覀冎?，國(guó)內(nèi)有關(guān)生物材料學(xué)的著作不下10種，如顧漢卿、徐國(guó)風(fēng)教授主編的《生物醫(yī)學(xué)材料學(xué)》，李玉寶教授主編的《生物醫(yī)學(xué)材料》，阮建明教授主編的《生物材料學(xué)》等，這些書編寫的主要特點(diǎn)是由眾多生物材料領(lǐng)域?qū)＜腋鶕?jù)自己獨(dú)到的研究工作各自撰寫章節(jié)，然后組合起來(lái)。這無(wú)疑是深入了解和掌握生物材料學(xué)知識(shí)非常好的專業(yè)書籍。但由于生物材料內(nèi)容繁多，作為本科層次的教材，首先是在系統(tǒng)的材料學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)之上，介紹典型生物材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用，而不是一開(kāi)始就切人各種生物材料的制備、特性及應(yīng)用。本書因應(yīng)以生物材料為主的生物醫(yī)學(xué)工程本科專業(yè)教學(xué)的需要，結(jié)合自己的部分研究工作和教學(xué)體會(huì)，試圖從材料學(xué)的角度將生物材料學(xué)的基礎(chǔ)體系呈現(xiàn)給學(xué)生?？紤]到生物材料學(xué)內(nèi)容多，我們將它分為有機(jī)生物材料學(xué)和無(wú)機(jī)生物材料學(xué)兩大部分，本書主要介紹無(wú)機(jī)生物材料學(xué)，構(gòu)建的無(wú)機(jī)生物材料學(xué)的知識(shí)體系包括固體材料的物理化學(xué)基礎(chǔ)，生物材料的表面和本體、生物相容性表征方法，以及無(wú)機(jī)生物材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能、醫(yī)學(xué)應(yīng)用。本書涉及的無(wú)機(jī)生物材料包括無(wú)機(jī)非金屬生物材料（生物陶瓷、生物玻璃、骨水泥），金屬生物材料（汞齊及貴金屬合金、不銹鋼、鉆基合金、鈦合金、鎂合金等），碳基生物材料，復(fù)合生物材料（以無(wú)機(jī)生物材料為主）。本書在介紹各類別生物材料的章節(jié)末尾，亦不揣淺陋，試圖跟蹤、體現(xiàn)各類無(wú)機(jī)生物材料研究存在的瓶頸、發(fā)展趨勢(shì)，以期為初學(xué)者深入探討相關(guān)專題略微指示路徑?！　≡诖艘貏e提及的是，就“無(wú)機(jī)生物材料學(xué)”而言，《生物陶瓷》（李世普，陳曉明編著，：1989）、《現(xiàn)代功能陶瓷》（徐政，倪宏偉編著，1998）等著作中有很多精彩的篇章，其中他們對(duì)氧化鋁等典型生物陶瓷的一些經(jīng)典論述直接編人本書部分章節(jié)；另外，本書引用了很多文獻(xiàn)，在此對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)著者表示謝意！

內(nèi)容概要

　　《無(wú)機(jī)生物材料學(xué)》涉及的無(wú)機(jī)生物材料包括無(wú)機(jī)非金屬生物材料（生物陶瓷、生物玻璃、骨水泥），金屬生物材料（汞齊及貴金屬合金、不銹鋼、鉆基合金、鈦合金、鎂合金等），碳基生物材料，復(fù)合生物材料（以無(wú)機(jī)生物材料為主）?！稛o(wú)機(jī)生物材料學(xué)》在介紹各類別生物材料的章節(jié)末尾，亦不揣淺陋，試圖跟蹤、體現(xiàn)各類無(wú)機(jī)生物材料研究存在的瓶頸、發(fā)展趨勢(shì)，以期為初學(xué)者深入探討相關(guān)專題略微指示路徑。

書籍目錄

第一章 生物醫(yī)學(xué)工程與生物材料1.1 生物醫(yī)學(xué)工程與生物材料1.2 生物材料的定義與分類1.3 生物材料的研究和發(fā)展?fàn)顩r1.4 生物材料的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn)1.5 無(wú)機(jī)生物材料學(xué)的研究體系及學(xué)習(xí)方法參考文獻(xiàn)第二章 固體材料的物理化學(xué)2.1 晶體學(xué)基礎(chǔ)2.1.1 空間點(diǎn)陣2.1.2 晶胞2.1 3 晶系和布拉維點(diǎn)陣2.1.4 晶向指數(shù)和晶面指數(shù)2.1.5 晶面間距2.1.6 晶體結(jié)構(gòu)的幾何特征2.1 7 晶體的對(duì)稱性2.1.8 固體材料中的鍵合2.1.9 幾種典型無(wú)機(jī)非金屬材料的晶體結(jié)構(gòu)2.2 晶體的缺陷2.2.1 晶體的點(diǎn)缺陷2.2 2 晶體的線缺陷、面缺陷和體缺陷2.3 固態(tài)相圖和相變基礎(chǔ)2.3.1 相律2.3.2 固態(tài)相圖的基本類型2.3.3 相圖實(shí)例分析——鐵碳相圖2.3.4 固態(tài)相變2.3.5 典型固態(tài)相變參考文獻(xiàn)第三章生物材料的表征方法基礎(chǔ)3.1 表面（或界面）分析技術(shù)3.1 1 電子顯微鏡3.1 2 原子力顯微鏡3.1.3 激光掃描共焦顯微鏡3.1 4 電子能譜3.1.5 電子探針x射線顯微分析（電子探針微區(qū)分析）3.2 本體分析技術(shù)3.2.1 X射線衍射3.2.2 熱分析3.2.3 力學(xué)性能試驗(yàn)3.2 4 粒度、粒徑、孔度分析3.2 5 原子光譜分析3.2.6 分子光譜分析3.2.7 色譜分析3.2.8 元素分析3.3 生物相容性試驗(yàn)3.3.1 血液相容性試驗(yàn)3.3.2 組織相容性試驗(yàn)參考文獻(xiàn)第四章 無(wú)機(jī)非金屬生物材料4.1 生物陶瓷4.1.1 氧化鋁陶瓷4.1.2 其他氧化物生物陶瓷4.1 3 羥基磷灰石陶瓷4.1.4 口一磷酸三鈣陶瓷4.1.5 珊瑚4.1.6 偏硅酸鈣陶瓷4.1.7 其他生物陶瓷4.2 生物玻璃4.3 骨水泥4.3.1 無(wú)機(jī)粉末為主的骨水泥4.3.2 無(wú)機(jī)粉末侑機(jī)物共混水泥4.4 無(wú)機(jī)非金屬生物材料的發(fā)展前景參考文獻(xiàn)第五章 金屬生物材料5.1 金屬生物材料的基本性能5.1.1 金屬和合金的概念5.1.2 金屬材料的加工5.1 3 金屬生物材料的生物相容性5.2 金屬生物材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能及醫(yī)學(xué)應(yīng)用5.2.1 汞齊及其貴金屬合金5.2.2 不銹鋼材料5.2.3 鈷基合金5.2.4 鈦及其合金5.2 5 鎂基合金5.2.6 鉭金屬5.2.7 其他合金材料5.3 金屬生物材料的發(fā)展趨勢(shì)參考文獻(xiàn)第六章 碳基生物材料6.1 碳纖維6.2 碳纖維增強(qiáng)碳材料6.3 碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂6.4 活性炭及其纖維6.5 熱解同性碳6.6 金剛石與類金剛石6.7 碳基生物材料存在的問(wèn)題6.8 碳基生物材料的發(fā)展前景參考文獻(xiàn)第七章 復(fù)合生物材料7.1 金屬基復(fù)合生物材料7.1.1 金屬基體改性復(fù)合生物材料7.1.2 金屬基體表面涂層7.2 無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合生物材料7.2.1 無(wú)機(jī)非金屬生物材料的基體改性7.2.2 無(wú)機(jī)非金屬基體表面涂層7.3 有機(jī)高分子基復(fù)合生物材料7.3.1 有機(jī)高分子與無(wú)機(jī)增強(qiáng)材料復(fù)合7.3.2 無(wú)機(jī)顆粒彌散于有機(jī)高分子基體7.4 復(fù)合生物材料的發(fā)展趨勢(shì)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　相是體系內(nèi)部性質(zhì)和化學(xué)成分均一的集合體。不同相之間有明顯的分界面。材料中相的種類、大小和形態(tài)與分布構(gòu)成了材料的顯微組織。固體材料中普遍存在相結(jié)構(gòu)。固體材料中的相是指具有同一聚集狀態(tài)、同一晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)并以界面相互隔開(kāi)的均勻組成部分。固態(tài)下所形成的新相基本上可分為固溶體和化合物（或中間相）兩大類。如果以某一組元A為溶劑，在其晶體點(diǎn)陣中溶人其他組元原子B（溶質(zhì)原子），形成均勻混合的固態(tài)溶體，保持著溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型，則為固溶體；如果組成新相的異類原子有固定比例，所形成的固相的晶體結(jié)構(gòu)與所有組元均不同，且這種相的成分多數(shù)處于A在B中的固溶度和B在A中的固溶度之間，則為化合物。如果A、B兩組元沒(méi)有相互作用，則固態(tài)下每種組元為獨(dú)立的相。

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