水凝胶及其软骨组织工程应用

本书基于作者团队在软骨组织工程领域的长期研究积累，从水凝胶的成胶工艺和性能表征出发，聚焦水凝胶材料的创新设计与工程化应用，全面梳理了该领域的研究进展与技术突破。本书主要内容包括：绪论、水凝胶的成胶工艺、水凝胶性能表征、天然水凝胶在软骨组织工程中的应用、合成水凝胶在软骨组织工程中的应用和新型水凝胶在软骨组织工程中的应用。本书具有较高的实用参考价值，同时对水凝胶在软骨组织工程领域的应用具有一定的推动作用。 本书可供为从事水凝胶研制与应用的工程技术人员阅读使用，也可供从事软骨损伤修复的研究人员和相关专业在校师生参考。

兰伟伟，太原理工大学讲师。中国生物材料学会、中国生物力学学会会员。主要从事骨软骨生物材料和类器官芯片研究，在Materials & Design、Colloids and Surfaces B Biointerfaces等杂志发表学术论文20余篇。 黄棣，太原理工大学教授。现任太原理工大学人工智能学院副院长，生物医学工程国家级一流专业建设点负责人，中国生物材料学会生物复合材料分会、材料生物力学分会委员，中国生物医学工程学会类器官与器官芯片分会委员，中国毒理学会类器官与器官芯片专委会委员，中国医疗器械行业协会产教融合专委会委员。主要从事生物材料、生物打印和器官芯片研究，在PNAS、Adv Mater、Biomaterials、Adv Sci等杂志发表学术论文200余篇。

前言 第1章绪论1 1.1关节软骨2 1.2水凝胶7 1.3软骨组织工程8 1.3.1种子细胞9 1.3.2生长因子11 1.3.3支架材料12 第2章水凝胶的成胶工艺14 2.1物理成胶14 2.1.1离子成胶15 2.1.2氢键成胶16 2.1.3结晶成胶17 2.1.4静电吸附成胶18 2.1.5剪切稀化/剪切增稠成胶19 2.1.6温度敏感成胶20 2.1.7磁性成胶21 2.2化学成胶21 2.2.1自由基聚合22 2.2.2缩合反应23 2.2.3Michael加成反应24 2.2.4光交联成胶24 2.2.5酶催化交联25 2.2.6Click化学交联26 2.2.7Schiff基反应26 第3章水凝胶性能表征28 3.1水凝胶材料选择28 3.2水凝胶设计与制备30 3.3水凝胶溶胀比和含水率33 3.4水凝胶降解性能35 3.5水凝胶力学性能41 3.5.1压缩性能41 3.5.2拉伸性能44 3.5.3剪切性能45 3.5.4疲劳性能46 3.5.5摩擦性能47 3.6水凝胶生物学评价49 3.6.1细胞毒性试验50 3.6.2溶血试验53 3.6.3生物诱导试验54 3.6.4抗菌试验57 3.6.5植入试验59 3.7水凝胶材料试验标准61 第4章天然水凝胶在软骨组织工程中的应用62 4.1胶原水凝胶62 4.1.1结构与交联62 4.1.2物理化学特性65 4.1.3生物学行为66 4.1.4软骨组织工程应用66 4.2透明质酸水凝胶70 4.2.1结构与交联70 4.2.2物理化学特性72 4.2.3生物学行为72 4.2.4软骨组织工程应用73 4.3壳聚糖水凝胶75 4.3.1结构与交联75 4.3.2物理化学特性76 4.3.3生物学行为77 4.3.4软骨组织工程应用77 4.4丝素蛋白水凝胶79 4.4.1结构与交联79 4.4.2物理化学特性80 4.4.3生物学行为81 4.4.4软骨组织工程应用81 4.5藻酸盐水凝胶83 4.5.1结构与交联83 4.5.2物理化学特性84 4.5.3生物学行为85 4.5.4软骨组织工程应用86 第5章合成水凝胶在软骨组织工程中的应用88 5.1聚乙烯醇水凝胶89 5.1.1结构与交联89 5.1.2物理化学特性91 5.1.3生物学行为91 5.1.4软骨组织工程应用93 5.2聚乳酸水凝胶98 5.2.1结构与交联98 5.2.2物理化学特性100 5.2.3生物学行为100 5.2.4软骨组织工程应用102 5.3聚乙二醇水凝胶104 5.3.1结构与交联104 5.3.2物理化学特性105 5.3.3生物学行为106 5.3.4软骨组织工程应用106 5.4聚己内酯水凝胶109 5.4.1结构与交联109 5.4.2物理化学特性110 5.4.3生物学行为111 5.4.4软骨组织工程应用112 5.5聚乳酸-羟基乙酸水凝胶114 5.5.1结构与交联114 5.5.2物理化学特性115 5.5.3生物学行为116 5.5.4软骨组织工程应用116 第6章新型水凝胶在软骨组织工程中的应用118 6.1可注射水凝胶119 6.2高强度水凝胶123 6.2.1双交联网络水凝胶123 6.2.2无机物增强水凝胶126 6.2.3超分子水凝胶128 6.2.4杂化高强度水凝胶129 6.2.5其他力学增强方式131 6.3药物控释水凝胶131 6.43D打印水凝胶136 6.5自愈合水凝胶139 参考文献142