“上书架”与“上货架”是科研人员的崇高追求。
生物材料植入人体以后首先与细胞接触的是其表面。生物材料的表面改性是提升现有医用材料的主要技术手段之一，也是研发新一代组织再生材料的重要学术基础。生物材料表界面与表面改性的研究与开发正是上得书架、也上得货架的一个交叉领域。
《生物材料表界面与表面改性》从多个方面介绍生物材料表界面的基础知识、最新科研动态和趋势展望，可供相关领域的高等院校师生、科研工作者和企事业医务人员参考学习，既可让初入门者获得有关生物材料表界面与表面改性的较为全面的知识，又有助于研发人员在其特定方面进行深入研究或者交叉融合。丁建东教授为国家重点研发计划项目“生物材料表界面及表面改性研究”负责人。本书为其领衔的国家重点研发计划项目的成果之一。根据年5月的专家组意见，项目结题为“优秀”，基于科学发现和中国核心技术的创新产品“获得了中国和欧洲的医疗器械注册证，在国内外进行了大规模示范应用”。
合作企业的产品“上货架”的同时，按照“生物材料科学与工程”丛书编委会的建议，丁建东教授联合刘宣勇研究员、憨勇教授等项目内外的一部分专家将其基础研究和应用基础研究成果凝练为此专著，“上书架”以飨更多的研究人员。
作者简介
丁建东复旦大学高分子科学系教授、博士生导师，聚合物分子工程国家重点实验室主任。年生于江苏，教育部“长江学者”特聘教授、国家杰出青年科学基金获得者、国家“万人计划”百千万工程领军人才。当选国际生物材料科学与工程学会联合会会士。国家重点研发计划项目“生物材料表界面及表面改性研究”负责人。担任中国生物材料学会常务理事等。科研成果以第一完成人获教育部自然科学奖一等奖，以第一发明人获日内瓦国际发明展金奖。获得中国青年科技奖等多个国家级荣誉。连续多年入选Elsevier材料领域国际高被引科学家名录。
刘宣勇中国科学院上海硅酸盐研究所研究员、博士生导师，高性能陶瓷与超微结构国家重点实验副主任。年生于江西吉安，国家杰出青年科学基金获得者，国家“万人计划”科技创新领军人才，当选国际生物材料科学与工程学会联合会会士。曾获上海市自然科学奖一等奖和上海市自然科学牡丹奖等。
憨勇西安交通大学材料学院教授、博士生导师，金属材料强度国家重点实验室副主任。年生于河南郑州。入选教育部“跨世纪优秀人才计划”。中国生物材料学会常务理事、中国材料学会理事，中国生物材料学会医用金属材料分会现任副主任委员和候任主任委员。以第一完成人获陕西省科学技术奖一等奖等。
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（生物材料科学与工程丛书/王迎军总主编）
国家出版基金项目
生物材料表界面与表面改性
丁建东刘宣勇憨勇等著
ISBN-7-03--9
丛书策划：翁靖一
内容简介
《生物材料表界面与表面改性》为“生物材料科学与工程丛书”之一。生物材料植入人体以后首先与细胞接触的是其表面。生物材料的表面改性是提升现有医用材料的主要技术手段之一，也是研发新一代组织再生材料的重要学术基础。本书介绍生物材料表界面的基本概念和知识，特别结合作者多年的研究成果与特长介绍生物材料表面改性的关键技术以及材料表面与细胞相互作用的前沿科学问题。在介绍国际学术前沿的同时，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至下游应用的全链条研究的号召，本书最后还介绍了运用表面改性技术研发相关医疗器械的例子。
目录速览
总序
前言第1章 生物材料表界面概论 11.1 生物材料表界面及其研究意义 21.2 主要的生物材料表界面构筑手段概述 41.2.1 化学改性方法 41.2.2 物理改性方法 51.3 主要的生物材料表界面表征方法 61.3.1 表面化学信息的表征 61.3.2 表面物理信息的表征 71.3.3 计算机模拟仿真 71.4 生物材料表界面研究和开发的展望 8参考文献 10第2章 金属基医用材料的常见表面改性方法 .1 等离子体喷涂生物活性涂层及结构特点 .1.1 离子溶出型生物活性涂层 .1.2 非离子溶出型生物活性涂层 .1.3 等离子体喷涂涂层的结构特点 .2 等离子体浸没离子注入与沉积技术及典型实例 .2.1 等离子体浸没离子注入与沉积技术简介 .2.2 典型实例 .3 金属表面化学和电化学处理涂层的结构及医用性能 .3.1 化学法 .3.2 电化学法 .4 金属表面阳极氧化纳米管及其组元负载 .5 金属表面微弧氧化涂层的结构及医用性能 .6 金属表面水热生长涂层的结构及医用性能 .7 金属机械研磨表面纳米化改性层的结构及医用性能 55参考文献 59第3章 高分子基医用材料的常见表面改性方法 .1 溶液处理方法 .1.1 浸渍法 .1.2 原子层沉积法 .2 等离子体处理和等离子体聚合技术 .2.1 等离子体刻蚀 .2.2 等离子体植入官能团及交联反应 .2.3 等离子体沉积 .2.4 等离子体聚合 .3 表面接枝方法 .3.1 光化学接枝 .3.2 辐射接枝 .3.3 臭氧法接枝 .3.4 活性聚合接枝 .4 层层组装方法 .4.1 静电相互作用 .4.2 氢键相互作用 .4.3 共价键相互作用 .5 高分子材料的金属化 92参考文献 92第4章 无机非金属材料的常用表面改性方法 .1 无机非金属材料表面改性的意义及改性方法概述 .2 物理改性方法 .2.1 表面粗糙化改性 .2.2 表面图案化结构修饰 .2.3 磁控溅射改性方法 .2.4 等离子体处理方法 .2.5 电极化和磁化处理 .3 化学改性方法 .3.1 仿生矿化 .3.2 微纳结构改性 .3.3 活性涂层修饰技术 .3.4 功能元素掺杂技术 .4 生物学改性方法 .5 不同改性方法的联合运用 .5.1 表面结构修饰联合功能元素改性 .5.2 表面结构修饰联合表面功能化改性 .5.3 化学成分联合表面功能化改性 参考文献 第5章 金属医用材料表面在人体环境中的腐蚀与控制 .1 金属生物医学材料腐蚀与控制的特征及意义 .2 腐蚀基本原理 .2.1 腐蚀的必然性 .2.2 腐蚀热力学 .2.3 腐蚀动力学 .3 金属生物医学材料的腐蚀形式及规律 .3.1 全面腐蚀 .3.2 点腐蚀 .3.3 电偶腐蚀 .3.4 缝隙腐蚀 .3.5 应力腐蚀开裂 .3.6 摩擦腐蚀 .4 腐蚀电化学研究方法 .4.1 电极电位法 .4.2 极化曲线 .4.3 电化学阻抗谱 .4.4 电化学噪声 .4.5 体外测试与体内腐蚀电化学研究 .5 腐蚀的防护与控制 .5.1 正确选材 .5.2 材料设计及优化 .5.3 表面处理与改性 .5.4 表面涂层及功能化 .6 典型金属生物医用材料的腐蚀与控制 .6.1 钛及钛合金 .6.2 镁及镁合金 参考文献 第6章 高分子水凝胶复合微球的制备、表界面修饰及在生物医学领域的应用 .1 生物医用水凝胶微球概述 .2 高分子纳米水凝胶及磁性复合凝胶微球的设计制备及其表界面修饰技术 .2.1 高分子纳米水凝胶的制备方法 .2.2 磁性纳米粒子及磁性纳米粒子簇的制备方法 .2.3 功能复合凝胶微球的制备及表界面修饰技术 .3 表界面功能修饰的纳米水凝胶和磁性复合凝胶微球在智能药物体系中的应用 .3.1 简单环境响应凝胶微球载药系统 .3.2 多重环境响应凝胶微球载药系统 .4 高分子凝胶微球及磁性复合微球的表界面修饰技术及在疾病诊断中的应用 .4.1 在超声成像体系中的应用 .4.2 在磁共振成像中的应用 .4.3 在诊治一体化体系中的应用 .5 磁性复合微球的表界面修饰及在生物分子富集分离中的应用研究 .5.1 选择性分离富集磷酸蛋白/磷酸肽 .5.2 选择性分离富集糖蛋白/糖肽 .5.3 选择性分离富集His-tag蛋白 .5.4 全蛋白提取研究 .6 总结与展望 参考文献 第7章 生物材料表界面的振动光谱研究 .1 振动光谱简介 .1.1 分子振动 .1.2 红外光谱和拉曼光谱 .1.3 和频振动光谱 .1.4 表界面振动光谱基本工作模式 .2 红外光谱在生物材料表界面研究中的应用 .3 拉曼光谱在生物材料表界面研究中的应用 .4 和频振动光谱在生物材料表界面研究中的应用 .5 总结与展望 参考文献 第8章 生物材料表面蛋白质吸附 .1 蛋白质简介 .2 蛋白质吸附研究方法 .2.1 红外光谱法和拉曼光谱法 .2.2 圆二色谱法 .2.3 椭圆偏振光谱法 .2.4 表面等离子共振法 .2.5 光波导模式谱法 .2.6 紫外-可见光谱法 .2.7 荧光光谱法 .2.8 石英晶体微天平 .2.9 原子力显微术 .2.10 光电子能谱法 .2.11 小角X射线散射法 .2.12 放射性标记法 .2.13 等温滴定量热法 .2.14 飞行时间二次离子质谱法 .2.15 多种研究方法的联用 .3 影响蛋白质吸附的因素 .3.1 蛋白质吸附与蛋白质吸入 .3.2 蛋白质吸附实验的细节 .3.3 蛋白质吸附研究方法 .3.4 蛋白质种类的影响 .3.5 水分子的影响 .3.6 材料的影响 .3.7 其他影响因素 .4 总结与展望 参考文献 第9章 蛋白质/细胞与材料表界面相互作用的数值模拟 .1 蛋白质与材料表界面吸附的分子动力学和蒙特卡罗方法模拟 .1.1 分子动力学方法概述 .1.2 分子动力学的基本原理 .1.3 分子动力学的积分方法 .1.4 分子动力学的力场与系综 .1.5 蛋白质结构变化相关指标 .1.6 蛋白质与表界面相对位置的影响 .1.7 蛋白质残基与表界面基团对蛋白质吸附的影响 .1.8 吸附过程中蛋白质结构变化 .1.9 蒙特卡罗方法 .2 耗散粒子动力学方法在蛋白质、细胞与材料表界面作用的模拟 .2.1 DPD方法简单介绍 .2.2 DPD方法在细胞、蛋白质和材料相互作用领域的应用 .2.3 蛋白质在生物材料上黏附的DPD模拟 9.2.4 剪切受损血小板在胶原蛋白上黏附的DPD模拟 .3 格子玻尔兹曼方法用于细胞与材料界面作用的模拟 .3.1 格子玻尔兹曼方法简介 .3.2 格子玻尔兹曼方法的典型算例 .4 血细胞与血液流动的宏观数值模拟 .4.1 概论 .4.2 红细胞的变形模型 .4.3 红细胞的聚集模型 .4.4 宏观数值模拟方法 .4.5 一些典型算例 .4.6 小结 参考文献 第10章 生物材料表面改性提高血液相容性的研究 .1 聚乙二醇和聚乙二醇丙烯酸酯的接枝改性 .2 两性离子聚合物接枝改性 .2.1 磷酸甜菜碱 .2.2 磺酸甜菜碱 .2.3 羧酸甜菜碱 .2.4 类似两性离子聚合物改性 .3 多糖接枝 .3.1 肝素 .3.2 透明质酸 .3.3 壳聚糖 30.3.4 葡聚糖 .3.5 海藻酸 .4 生物活性大分子接枝 .4.1 明胶 .4.2 胶原蛋白 .4.3 白蛋白 .4.4 抗体 .4.5 适配体 .5 抗凝剂接枝 .5.1 凝血酶抑制剂接枝 .5.2 凝血调节蛋白接枝 .5.3 抗血小板药物接枝 .6 靶向配体接枝以促进生物材料表面内皮化 .6.1 RGD多肽 .6.2 REDV多肽 .6.3 CAG多肽 .6.4 YIGSR多肽 .6.5 多肽修饰基因载体以促进EC转染和内皮化 参考文献 第11章 生物材料表面抗菌功能化 .1 生物材料抗菌的需求 .2 抗菌材料 .2.1 生物材料表面的细菌黏附 .2.2 抗菌材料的分类 .3 生物材料抗菌与组织整合 .4 安全抗菌表面展望 参考文献 第12章 生物适应性和自适应性表界面设计 .1 生物适应性和自适应性表界面概述 .2 具有组织诱导功能的生物适应性界面 .2.1 可诱导性细胞生物学行为 .2.2 功能界面制备途径 .3 具有抗菌功能的生物适应性和自适应性界面 .3.1 抑制细菌黏附的生物适应性界面 .3.2 接触杀菌的生物适应性界面 .3.3 释放杀菌的生物自适应性界面 .4 具有抗肿瘤功能的生物自适应性界面 .4.1 常见肿瘤微环境刺激响应性药物控释系统 .4.2 小结 .5 总结与展望 参考文献 第13章 材料表面图案化技术与细胞研究 .1 细胞与材料表面相互作用的研究意义 .2 材料表面图案化的研究意义 42.3 适用于细胞研究的材料表面图案化技术 42.3.1 典型的微米图案制备技术 .3.2 典型的纳米图案制备技术 .3.3 微米-纳米杂合图案化技术 .4 运用独到的表面图案化技术揭示细胞黏附的基本规律 43.4.1 利用微米图案化表面揭示细胞的特征黏附面积 43.4.2 细胞在微米图案化表面的黏附取向及多种序参量表征 .4.3 利用纳米图案化表面揭示细胞黏附的临界纳米间距 .5 运用独到的表面图案化技术揭示细胞几何因素对干细胞分化的调控规律 .5.1 细胞铺展面积对细胞分化的影响 .5.2 细胞铺展形状对细胞分化的影响 .5.3 细胞间接触对细胞分化的影响 .5.4 细胞密度对细胞分化的影响：细胞大小和细胞间接触的综合效应 .6 表面图案化技术揭示材料的理化因素对干细胞分化的调控规律 .6.1 材料表面化学因素对细胞分化的影响 .6.2 材料表面物理因素（软硬度等）对细胞分化的影响 .7 材料表面纳米因素对干细胞分化和干性维持等方面的影响 .7.1 纳米因素对细胞分化的影响 .7.2 纳米因素对细胞表型维持的影响 46.8 总结与展望 参考文献 第14章 表面改性技术在牙种植体、椎间融合器、先心病封堵器以及人工晶状体材料中的应用 .1 金属及高分子表面改性新技术概述 .1.1 金属材料的表面改性技术 .1.2 高分子材料的表面改性技术 .2 表面改性技术在牙种植体材料方面的应用 .2.1 表面的润湿性 .2.2 表面化学性质 .2.3 表面的氧化层 .2.4 表面粗糙度与纳米结构 .2.5 表面涂层 .2.6 细菌在材料表面的行为 .2.7 表面形貌与抗菌效果 .2.8 表面抗菌剂与抗菌效果 .3 表面改性技术在椎间融合器材料方面的应用 .3.1 聚醚醚酮椎间融合器的表面改性 .3.2 钛合金椎间融合器的表面改性 .4 表面改性技术在先心病封堵器方面的应用 .4.1 先心病的危害和封堵器的作用 .4.2 具有涂层修饰的新型封堵器 .5 人工晶状体及其表面改性技术 5.5.1 晶状体及白内障 5.5.2 人工晶状体及其材料 .5.3 人工晶状体材料的临床特性 54.5.4 表面改性 参考文献 关键词索引精彩正文展示
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（本文编辑：王芳）
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