生物3D打印与再生医学

随着科学技术的发展，生物3D打印技术在医学领域中的应用越来越受到人们的关注，也已取得一定的成果。本书以生物3D打印这一思想为引导，以3D打印的原理与关键技术为牵引，全面阐述了生物3D打印技术在医学领域的应用和对其发展的重要意义，内容包括生物3D打印原理及应用、生物3D打印与三维成像、生物3D打印与各组织和器官再生（如皮肤再生、软骨再生、骨再生、神经再生、肝脏再生、肌腱再生、泌尿系统再生、心脏再生）等，最后总结了生物3D打印在医学领域的应用发展中的优势与挑战，对踏人这一领域的研究人员具有很强的指导意义。
本书汇集了国内外生物3D打印技术研究的最新进展和观点，具有科学性，表达流畅，可读性强，是一本优质的学术专著，可供生物3D打印技术与再生医学领域研究人员阅读。

第一章生物3D打印技术在医学领域的应用与发展
第一节生物3D打印的基本概念
第二节生物3D打印与组织工程和再生医学的关系
一、生物3D打印的定义及原理
二、生物3D打印的目标和意义
第三节生物3D打印的发展历程
一、生物3D打印在医学领域的应用现状
二、生物3D打印发展中的挑战和机遇
第二章生物3D打印的模式及应用
第一节挤出式生物打印
一、挤出式生物打印的原理
二、挤出式生物打印的典型设备
三、挤出式生物打印的典型应用
第二节液滴式生物打印
一、液滴式生物打印的原理
二、液滴式生物打印的典型设备
三、液滴式生物打印的典型应用
第三节光固化式生物打印
一、光固化式生物打印的原理
二、光固化式生物打印的典型设备
三、光固化式生物打印的典型应用
第四节多材料生物打印
第五节小结
第三章可用于生物3D打印的生物材料
第一节生物材料的类型
一、天然生物材料
二、合成生物材料
三、生物材料的应用
第二节生物墨水的性质及种类
一、生物墨水的设计策略
二、生物墨水的成型方式及种类
三、生物墨水对细胞/组织的影响
第三节生物墨水和生物3D打印技术
一、生物3D打印技术概况
二、多类型生物墨水的打印
三、个性化生物墨水设计
第四节生物墨水的发展
一、如何进一步提高生物墨水的特性
二、生物墨水个性化及智能化的意义
三、总结（未来发展趋势）
第五节作为可打印生物墨水所需满足的条件
一、生物墨水的理化性能要求
二、生物墨水的可打印窗口
三、多种交联方式生物墨水的可打印性评估
第四章生物墨水性能对细胞的影响
第一节生物墨水物理特性对细胞性能的影响
一、探索生物墨水物理特性的意义
（一）天然人体组织的物理特性
（二）生物墨水物理性能参数的调节
二、生物墨水硬度及孔隙率对细胞性能的影响
三、生物墨水弹性及粘度对细胞性能的影响
四、生物墨水应力及剪切力对细胞性能的影响
五、理想生物墨水的物理性能及应用前景（精确诱导细胞功能性变化）
第二节生物墨水生化特性对细胞性能的影响
一、生物墨水材料表面化学和拓扑学特征对细胞性能的影响
（一）生物墨水材料表面化学与细胞表面受体之间的相互作用
（二）生物墨水拓扑学改变与细胞之间的相互作用
二、生物墨水释放外泌性物质或结构对细胞性能的影响
（一）生物墨水释放生物大分子对细胞行为学的影响
（二）生物墨水释放小分子物质对细胞性能的改变
（三）生物墨水释放外泌体，微囊泡，微球等结构对细胞性能的改变
第三节、生物墨水的优化对细胞性能的影响
一、生物墨水优化的目的和意义
二、优化生物墨水体系的常见方式
（一）通过增加可打印性优化生物墨水体系
（二）通过提高力学强度优化生物墨水体系
（三）通过增加细胞黏附位点或提高生物相容性功能化改性生物墨水
三、生物墨水优化对细胞性能的影响
（一）生物墨水可控成形-降解对细胞行为的影响
（二）生物墨水力学强度改变对干细胞分化的调控
（三）小分子多肽优化生物墨水对细胞黏附迁移的调控
（四）以功能化为目的的其他生物墨水优化及应用
四、生物墨水优化在未来生物医学应用中的发展方向
第五章生物3D打印与微环境构建
第一节生物3D打印中如何对细胞周围微环境进行构建
一、生物3D打印中生物墨水的组成（化学分子以及墨水硬度）
二、生物3D打印中微环境构建的要素
第二节细胞微环境中化学分子对生物3D打印的影响
一、细胞微环境中化学小分子在细胞分化以及组织稳态中的作用
二、细胞微环境中化学小分子对细胞信号通路的影响
三、细胞微环境中化学小分子对基因组以及转录的影响
第三节细胞微环境中生物力学对生物3D打印的影响
一、生物力学传导在细胞分化以及组织稳态中的作用
二、细胞微环境中生物力学传导，从细胞表面到细胞内。
三、细胞微环境中生物力学生物力学传导，从细胞质到细胞核。
四、细胞微环境中生物力学生物力学传导，对基因转录的调控
第四节细胞骨架系统在生物3D中的作用
一、细胞骨架的基本单元——肌动蛋白在转录调控方面的作用
二、细胞骨架为核心的生物力学传导通路在肿瘤发生、侵袭转移中的作用
第六章生物3D打印与三维成像
第一节生物3D打印成像需求
第二节三维成像方法简介
第三节三维成像与建模设计
第四节三维成像与组织再生检测
第五节结论
第七章生物3D打印与皮肤再生
第一节生物3D打印全层皮肤
一、生物3D打印含真皮层和表皮层的全层皮肤
（一）皮肤再生现状与挑战
（二）生物3D打印全层皮肤研究
二、生物3D打印多样化的功能性皮肤
（一）生物3D打印含血管的皮肤
（二）生物3D打印含黑色素细胞的皮肤
（三）生物3D打印含附属器的皮肤
第二节生物3D打印与真皮再生
一、真皮结构分析
二、生物三维打印的技术选择
三、生物三维打印真皮的生物墨水研制及功能细胞和生长因子的选择
四、真皮三维打印的实践
五、前景与展望
第三节生物3D打印与毛囊再生
一、毛囊结构及形成机制
（一）毛囊的结构
（二）毛囊形成的机制
二、人类毛囊再生
（一）人类毛囊种子细胞的分离与培养
（二）人类毛囊再生的研究现状与挑战
三、生物3D打印再生毛囊
（一）生物3D打印在毛囊再生的研究现状
（二）生物3D打印再生毛囊的应用与展望
第四节生物3D打印与汗腺再生
一、汗腺再生的需求
（一）汗腺的结构与功能
（二）汗腺再生在临床上的需求
二、汗腺再生的方法
三、生物3D打印与汗腺再生
（一）生物3D打印汗腺再生的研究进展
（二）生物3D打印汗腺再生面临的挑战和展望
第八章生物3D打印与软骨再生
第一节软骨再生生物3D打印材料
第二节软骨再生生物3D打印细胞
第三节软骨再生生物3D打印技术
第四节软骨再生生物3D打印展望
第九章生物3D打印与骨再生
第一节骨的组成，结构与性能
一、骨的成分
二、骨的结构与性能
第二节用于骨3D打印的细胞与材料
一、用于骨3D打印的细胞
二、金属材料
三、无机非金属材料
四、高分子材料
第三节骨3D打印技术
一、选择性激光烧结成型（SLS）
二、液体喷印成型（3DP）
三、直接墨水书写（DIW）
四、熔融沉积成型（FDM）
五、光固化成型（SLA）
第四节3D打印骨材料结构与性能的表征
一、打印性能的表征
二、形貌与结构的表征
三、力学性能的表征
四、生物学性能表征
第五节用于骨再生3D打印产品示例
第六节总结与展望
第十章生物3D打印与神经再生
第一节神经组织结构与功能
第二节神经损伤与组织工程修复
第三节神经生物3D打印构型
第四节神经移植物的生物3D制造
第五节未来生物打印在神经组织中的应用展望
第十一章3D打印与组织工程血管
第一节3D打印血管模型
第二节3D打印微流控与器官芯片微血管
第三节3D打印组织工程血管
第四节总结与展望
第十二章生物3D打印与肝脏再生
第一节肝脏的结构与功能
第二节肝脏再生与组织工程
第三节肝脏3D打印技术
第四节肝脏3D打印的应用
第五节结论
第十三章生物3D打印与肌腱再生
第一节肌腱损伤的流行病学与临床治疗
一、肌腱损伤的流行病学
二、肌腱损伤的临床治疗现状
第二节生物3D打印在肌腱再生中的应用
第三节未来生物3D打印肌腱的挑战与展望
第十四章生物3D打印与泌尿系统再生
第一节3D电纺丝支架与泌尿道组织工程修复重建
第二节3D生物打印与泌尿道重建
第三节3D打印肾脏研究进展
第四节未来3D生物打印在泌尿系统应用展望
第十五章生物3D打印与心脏再生
第一节组织工程适用于心脏再生与修复的生物3D打印
一、生物3D打印再生与修复心脏的重要意义
二、生物3D打印再生与修复心脏的元素种类
三、生物3D打印再生与修复心脏的制造策略
第二节采用生物3D打印再生心脏的前沿探索
一、心肌组织的生物3D打印研究进展
二、心脏瓣膜的生物3D打印研究进展
三、血管网络的生物3D打印研究进展
第三节采用生物3D打印再生心脏的转化应用展望
一、当前挑战
二、未来前景
三、总结
第十六章3D打印在口腔医学中的应用
第一节3D打印在口腔缺损修复中的应用
一、应用于口腔缺损修复的3D打印方案
（一）基于光固化成型工艺
（二）基于激光成型工艺
（三）基于直接沉积工艺
二、应用于口腔缺损修复的3D打印材料
（一）金属材料
（二）无机非金属材料
（三）高分子材料
三、3D打印在固定义齿修复的应用
（一）工作模型
（二）熔模
（三）临时修复体
（四）金属修复体
（五）陶瓷修复体
四、3D打印在可摘局部义齿修复的应用
（一）金属支架
（二）非金属支架
五、3D打印在全口义齿修复的应用
六、3D打印在种植义齿修复的应用
（一）口腔种植导板
（二）个性化种植体
第二节3D打印在颌面缺损修复中的应用
一、3D打印颅颌面模型
（一）3D打印颅颌面模型
（二）头颈肿瘤模型
（三）颅颌面创伤模型
二、3D打印颌骨手术导板
（一）颌骨手术导板的分类
（二）导板设计数据的获取
（三）颌骨手术导板的设计与制作
（四）3D打印颌骨手术导板的材料
（五）3D打印颌骨手术导板的消毒与使用
三、3D打印个性化植入物
（一）3D打印颌骨钛假体
（二）3D打印PEEK假体
四、3D打印与颌面赝复
第三节3D打印技术在口腔组织再生中的应用
一、3D打印技术在颌面部骨和软骨再生中的应用
（一）3D打印技术在颌面部骨再生中的应用
（二）3D打印技术在颌面部软骨再生中的应用
二、3D打印技术在牙髓牙本质复合体再生中的应用
（一）3D打印技术在牙髓病治疗中的应用
（二）3D打印技术在牙本质-牙髓复合体再生中的应用
三、3D打印技术在牙周再生中的应用
（一）现有的牙周组织再生方法和3D生物打印的优势
（二）牙周组织3D生物打印的生物墨水
（三）牙周组织3D生物打印的细胞来源
（四）牙周组织3D生物打印的生长因子
（五）牙周组织3D生物打印的实际应用
（六）3D生物打印用于牙周组织再生的总结
第十七章生物3D打印器官芯片
第一节、器官芯片概念及其构建方法
第二节、生物3D打印脑、肺、肝、肠等器官芯片
一、脑类器官芯片
二、肺类器官芯片
三、肝类器官芯片
四、肠类器官芯片
第三节、生物3D打印器官芯片的应用及未来展望
第十八章生物3D打印在医学领域的应用发展中的挑战