组织工程相关纳米生物材料
纳米生物材料的制备和应用技术
纳米生物材料的制备和应用技术随着科技的不断进步和人们对健康的追求，纳米生物材料在医学和生物领域中的应用变得越发重要。
纳米生物材料的制备和应用技术，成为了科学家们关注的焦点。
本文将介绍纳米生物材料的制备和应用技术，并讨论其在药物传输、组织工程和生物成像等领域的潜在应用。
一、纳米生物材料的制备技术1. 化学合成法化学合成法是最常用的纳米生物材料制备技术之一。
通过合成适合的化学物质并控制反应条件，可以制备出具有特定形状和尺寸的纳米生物材料。
例如，通过聚合反应可以合成聚合物纳米颗粒，通过溶剂蒸发法可以制备纳米凝胶。
2. 生物合成法生物转化是一种利用生物体自身的代谢过程来制备纳米生物材料的方法。
这种方法具有环境友好、资源节约等优点。
例如，利用酵母菌、细菌等微生物，可以制备出金属纳米颗粒，这些颗粒在医学领域中具有广泛应用。
3. 纳米印刷技术纳米印刷技术是一种通过印刷方式来制备纳米结构的方法。
通过调控印刷头的尺寸和形状，可以实现纳米生物材料的制备。
这种方法具有简单、高效、可重复等特点，并且可以在大面积上进行纳米结构的制备。
二、纳米生物材料的应用技术1. 药物传输纳米生物材料在药物传输方面具有广阔的应用前景。
纳米粒子可以用作药物的载体，通过调整其粒径和表面功能化，可以实现药物的控释和靶向输送，提高药物的疗效和减少副作用。
2. 组织工程纳米生物材料在组织工程领域中具有重要作用。
通过利用纳米材料的特殊性质，如可导电、可生物降解等，可以促进细胞的生长和修复。
纳米纤维和纳米颗粒等材料可用于构建大面积的组织工程支架，用于治疗组织缺损和器官损伤等疾病。
3. 生物成像纳米生物材料在生物成像方面具有潜在的应用价值。
纳米颗粒可以通过功能化表面来与生物体内的特定分子或细胞相互作用，并发出特定的信号。
通过利用这些信号，可以实现对生物体的高灵敏度和高分辨率成像，为疾病的早期检测和治疗提供一种新的手段。
结语纳米生物材料的制备和应用技术为医学和生物领域的研究和应用带来了新的机遇和挑战。
纳米生物材料
纳米生物材料
纳米生物材料是一种新型的生物材料，它结合了纳米技术和生物材料学的优势，具有许多独特的特性和潜在的应用前景。
纳米生物材料的研究和开发已经成为当今生物医学领域的热点之一，对于医疗诊断、药物传递、组织工程和生物传感等方面都具有重要意义。
首先，纳米生物材料具有优异的生物相容性。
由于其纳米尺度的特性，纳米生
物材料能够更好地与生物体内的细胞和组织相互作用，减少免疫排斥反应，降低毒性副作用，从而更好地满足生物医学应用的需求。
其次，纳米生物材料具有较大的比表面积和丰富的表面功能化基团，这使得其
具有优异的药物载体和生物传感器的性能。
纳米生物材料可以将药物载体精确地输送到靶向组织，提高药物的生物利用度，减少药物的剂量和毒性，从而实现精准医疗。
同时，纳米生物材料还可以作为生物传感器，实现对生物体内生理参数的实时监测和反馈，为临床诊断和治疗提供更加精准的信息。
此外，纳米生物材料还具有可调控的物理化学性质和生物学性能。
通过调控纳
米生物材料的尺寸、形貌、表面性质等参数，可以实现对其生物活性、生物降解性、药物释放动力学等方面的精准控制，从而满足不同生物医学应用的需求。
总的来说，纳米生物材料作为一种新型的生物材料，具有许多独特的特性和潜
在的应用前景。
随着纳米技术和生物医学领域的不断发展，纳米生物材料必将在生物医学领域发挥重要作用，为人类健康事业做出更大的贡献。
希望未来能够有更多的科研人员投入到纳米生物材料的研究和开发中，推动其在生物医学领域的广泛应用，为人类健康带来更多的福祉。
纳米生物材料
纳米生物材料纳米生物材料是一种独特的材料，在纳米尺度下具有特殊的化学、物理和生物特性。
它可以在生物医学、药物传递、组织工程等领域具有广泛的应用前景。
纳米生物材料的研究和应用已经取得了很大的突破和进展。
纳米生物材料具有优秀的生物相容性和低毒性。
由于其与生物体相似的尺度和特性，纳米生物材料可以更好地与生物分子和细胞相互作用。
它可以用于制作人工组织和器官，修复和再生受损的组织。
例如，通过纳米生物材料的补充，可以加强骨折修复的速度和质量，提高人造血管的生物相容性和耐久性。
纳米生物材料还可以用作药物传递系统。
由于其较大的比表面积和特殊的化学性质，纳米生物材料可以将药物包裹在纳米粒子中，以实现药物的控释和靶向输送。
这可以大大提高药物的生物利用度和治疗效果，减少不良反应和药物浪费。
例如，纳米生物材料可以将抗癌药物靶向输送到肿瘤细胞，以增强其杀伤效果和减少对正常细胞的损伤。
此外，纳米生物材料还可以用于生物传感和诊断。
由于其高灵敏度和特殊的电子、光学和磁性性质，纳米生物材料可以用来检测生物分子和细胞的变化，实现疾病的早期诊断和治疗。
例如，通过将纳米粒子修饰成特定的生物分子，可以实现对肿瘤标志物的高灵敏检测，从而提前发现和治疗癌症。
纳米生物材料还可以用于生物成像和治疗监测。
由于其特殊的光学和磁性性质，纳米生物材料可以作为生物标记物和探针，用于实时监测治疗的效果和疾病的发展。
例如，通过纳米生物材料的荧光活性，可以实现对肿瘤的分子成像，以指导手术和放疗的治疗计划。
然而，纳米生物材料的研究和应用还面临一些挑战和争议。
例如，纳米生物材料的制备和表征方法需要进一步提高和标准化，以确保其稳定性和一致性。
此外，纳米生物材料对生物体的长期影响和安全性问题也需要深入研究和评估。
总的来说，纳米生物材料具有巨大的应用潜力，可以改善人类的健康和生活质量。
通过持续的研究和创新，相信纳米生物材料将会在医学、生物学和化学领域取得更多的突破和应用。
生物材料在组织工程中的创新应用
生物材料在组织工程中的创新应用在现代医学领域，组织工程作为一门融合了生物学、工程学和医学的交叉学科，正以惊人的速度发展。
其核心目标是通过构建生物替代品来修复、维持或改善受损组织和器官的功能。
而在这一前沿领域中，生物材料的创新应用无疑是推动其发展的关键因素。
生物材料，简单来说，是指用于与生命系统接触和发生相互作用的材料。
它们在组织工程中扮演着至关重要的角色，为细胞提供了生长的支架和环境，引导组织的再生和修复。
传统的生物材料，如金属、陶瓷和聚合物等，在一定程度上满足了组织修复的需求。
然而，随着科学技术的不断进步，新一代的生物材料正展现出更为卓越的性能和创新的应用。
其中，纳米生物材料的出现是一项重大突破。
纳米技术使得我们能够在纳米尺度上操纵材料的结构和性能。
例如，纳米纤维支架能够模拟细胞外基质的微观结构，为细胞的黏附、增殖和分化提供更接近体内环境的条件。
纳米粒子还可以作为药物载体，实现精准的药物输送，提高治疗效果的同时降低副作用。
生物活性玻璃也是一类具有广阔应用前景的生物材料。
它们具有良好的生物相容性和骨传导性，能够促进骨组织的再生。
在骨折修复等领域，生物活性玻璃的应用为患者带来了新的希望。
智能生物材料的发展更是令人瞩目。
这些材料能够对外界刺激，如温度、pH 值、电场或磁场等做出响应。
例如，温敏性水凝胶可以在特定温度下发生相变，从而实现药物的控制释放。
这种智能响应特性使得生物材料能够更好地适应体内动态变化的环境，提高治疗的针对性和有效性。
除了材料本身的创新，生物材料的表面改性也是组织工程中的重要研究方向。
通过对材料表面进行化学修饰或接枝生物活性分子，可以改善细胞与材料的相互作用，增强细胞的黏附、迁移和分化能力。
在组织工程中，生物材料的创新应用不仅局限于单一材料的使用，还包括多种材料的复合与协同作用。
例如，将高分子聚合物与陶瓷材料复合，可以综合两者的优点，制备出具有优异力学性能和生物活性的支架材料。
这种复合材料在骨组织工程、软骨组织工程等领域都取得了显著的成果。
常用的纳米生物材料
常用的纳米生物材料引言纳米科技的发展带来了许多新的应用领域，其中纳米生物材料在生物医学领域中有着广泛的应用。
纳米生物材料具有独特的物理和化学特性，能够在微观和宏观层面上改善生物材料的性能。
本文将介绍一些常见的纳米生物材料及其在生物医学领域的应用。
金纳米颗粒金纳米颗粒是一种常见的纳米生物材料，具有优异的生物相容性和稳定性。
由于其表面等离子共振现象和光热效应，金纳米颗粒在光学成像、光热疗法和药物输送等方面具有广泛的应用。
例如，通过将药物包裹在金纳米颗粒上，可以实现针对性的药物输送，提高药物的疗效并减少不良反应。
石墨烯石墨烯是由碳原子组成的二维材料，具有高导电性、高强度和高透明性等特点。
在生物医学领域中，石墨烯被广泛应用于生物传感、基因递送和组织工程等方面。
由于其大的比表面积和薄膜结构，石墨烯可以用于构建高灵敏度的生物传感器，实现对生物分子和细胞的检测。
纳米蛋白质纳米蛋白质是一种通过重组蛋白质工程技术制备的纳米颗粒。
纳米蛋白质具有高度的结构可控性和功能可调性，因此在药物递送、生物成像和组织工程等方面有着广泛的应用。
通过改变纳米蛋白质的表面性质，可以实现针对性的药物输送和生物成像，提高治疗效果和诊断准确性。
纳米多孔材料纳米多孔材料是一种具有高比表面积和多孔结构的材料，能够提供大量的载药空间。
通过控制材料的孔径和孔壁结构，可以实现对药物的控制释放。
纳米多孔材料在药物递送和组织工程等方面有着广泛的应用。
例如，在药物递送领域，纳米多孔材料可以作为药物的载体，将药物封装在孔内，实现持续和控制释放，提高药物的疗效。
纳米生物传感器纳米生物传感器是一种能够检测和传递生物信息的纳米材料。
纳米生物传感器结合了生物分子的特异性和纳米材料的灵敏性，可以实时、准确地检测生物分子的存在和浓度。
纳米生物传感器在生物医学诊断和监测等方面有着重要的应用，例如，可以用于检测疾病标志物、监测环境污染物等。
结论纳米生物材料是生物医学领域中的重要工具，在药物递送、生物成像、组织工程和生物传感等方面发挥着重要作用。
纳米材料有哪些
纳米材料有哪些
纳米材料是指具有纳米级尺寸（一般为1-100纳米）的材料。
由于其特殊的结构和性能，纳米材料在各个领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的纳米材料及其应用。
1. 纳米金属颗粒：纳米金属颗粒具有较大的比表面积和高的反应活性，可以应用于催化剂、电子器件等领域。
2. 纳米二氧化硅：纳米二氧化硅具有良好的光学性能和化学性能，可应用于纳米电子器件、生物医学、光电材料等领域。
3. 纳米氧化锌：纳米氧化锌具有高比表面积和优异的光电性能，广泛应用于太阳能电池、传感器、防晒霜等领域。
4. 纳米碳材料：包括纳米石墨烯、纳米碳管等，具有优异的导电性能、机械性能和热稳定性，被广泛应用于电池、传感器、储能材料等领域。
5. 纳米陶瓷材料：包括纳米氧化铝、纳米氮化硅等，具有高硬度、高耐磨性和热稳定性，广泛应用于耐磨材料、催化剂、陶瓷材料等领域。
6. 纳米荧光材料：具有较高的荧光效率和稳定性，被广泛应用于生物成像、荧光传感、显示技术等领域。
7. 纳米生物材料：包括纳米生物酶、纳米生物球等，具有良好的生物相容性和生物活性，可以应用于生物医学、药物传递、
组织工程等领域。
纳米材料的应用范围广泛，涵盖了电子、光电、催化、医药、能源、环境等多个领域。
纳米材料的研究和应用将对人类的生产生活产生深远的影响，为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。
新型纳米生物材料在组织工程中的应用
新型纳米生物材料在组织工程中的应用近年来，随着纳米技术的发展和生物医学领域的不断推进，新型纳米生物材料开始被广泛应用于组织工程中。
这些材料可以被设计成具有特定的物理、化学和生物学特性，以满足不同类型的组织工程需求。
在医学上，组织工程被用于修复和替换受损组织，以及研究和治疗疾病。
新型纳米生物材料为我们提供了更多创新的工具，使我们能够更好地实现组织工程的目标。
1. 起源和定义纳米生物材料是一种在纳米尺度上制造的生物材料。
简单来说，纳米材料就是尺度在10纳米到100纳米之间的物质。
这些材料具有独特的物理、化学、生物学特性，因此被广泛应用于医学领域的组织工程。
纳米生物材料可以与生物体内的组织和细胞相互作用，对组织工程具有重要作用。
2. 新型纳米生物材料的种类目前，纳米生物材料的种类非常多样化，其中包括纳米生物高分子材料、纳米金属材料、纳米氧化物材料、纳米生物陶瓷材料等等。
纳米生物高分子材料是用其自身或与其他生物材料结合，制成具有纳米级别高度有序的结构和功能的新型高分子复合材料；纳米金属材料主要包括金、银、铜、镍、铁等金属颗粒或纳米线形成的物质；纳米氧化物材料，如纳米氧化锌、纳米氧化铁等，具有高度稳定性、生物相容性和生物活性等特性；纳米生物陶瓷材料是一种含有纳米级陶瓷颗粒的生物陶瓷材料，具有良好的生物相容性和生物活性等特点。
3. 应用场景新型纳米生物材料已被广泛应用于组织工程中，如骨组织工程、软组织工程、心血管组织工程等。
以骨组织工程为例，纳米生物材料被用于建立细胞与细胞之间接触的桥梁，使细胞创造新的骨组织。
同时，纳米肽片段材料也被用于加速骨组织的再生，这种材料可以被认为是一种新型医疗救援措施，可以治疗一系列的骨组织疾病。
另一方面，纳米生物材料在心血管医学的应用也越来越受关注。
比如，纳米氧化物材料可以用于打造心脏起搏器，该装置可以将氧气输送到心脏，促进心脏的健康和修复。
此外，纳米科学与生物材料学的交叉研究，实现了“药物包灵活控释、深入感知治疗”的理念，为临床治疗和康复医学提供了更好的选择。
纳米材料在生物医学中的应用
纳米材料在生物医学中的应用近年来，纳米科技的迅猛发展给各个领域带来了巨大的变革，其中生物医学领域尤为显著。
纳米材料的独特物理和化学特性赋予其在生物医学中广泛的应用前景。
本文将探讨纳米材料在生物医学中的应用，包括纳米药物递送系统、纳米生物传感器及纳米材料在组织工程中的应用。
1. 纳米药物递送系统纳米材料在药物递送系统中担任着重要的角色。
纳米颗粒的尺寸亚微米级别，使得药物可以更好地穿越细胞膜，提高药物的生物利用度。
例如，利用具有药物载体功能的纳米颗粒，可以包裹药物并在合适的时机和地点释放，从而实现药物的靶向递送。
此外，纳米颗粒表面的功能化修饰也赋予其与靶细胞特异性结合的能力，提高治疗效果。
2. 纳米生物传感器纳米生物传感器是一种将纳米材料与生物传感器相结合的新型技术。
纳米颗粒的高比表面积和可调控的光、电、磁性能使其成为优秀的生物传感器材料。
例如，通过将荧光染料修饰在纳米颗粒上，可以利用纳米颗粒的荧光信号来监测生物体内某种特定分子的浓度变化，实现疾病早期检测。
此外，利用纳米颗粒的磁性，还可以对生物体内的特定区域进行标记和定位，为疾病的诊断和治疗提供辅助。
3. 纳米材料在组织工程中的应用组织工程是一门旨在修复和再生受损组织器官的技术。
纳米材料在组织工程中具有广阔的应用前景。
纳米颗粒可以作为支架材料，提供细胞附着的平台和微环境，促进组织再生。
此外，纳米材料的表面特性也可以调控细胞的黏附和增殖，促进组织再生过程。
利用纳米材料的这些特性，可以修复骨骼、肌肉、皮肤等各种组织和器官的损伤。
总结起来，纳米材料在生物医学中的应用涵盖了多个方面，包括纳米药物递送系统、纳米生物传感器和纳米材料在组织工程中的应用。
这些应用不仅提高了药物递送的效果和准确性，还为疾病的早期诊断和治疗提供了新的手段。
纳米材料的广泛应用将进一步推动生物医学的发展，为我们的健康提供更多可能性。
生物纳米材料在组织工程和再生医学中的应用
生物纳米材料在组织工程和再生医学中的应用随着科技的不断发展和人们对健康的日益关注，生物纳米材料已成为了组织工程和再生医学等领域中的重要研究对象。
生物纳米材料能够与细胞和生物分子进行高效交互，利用其独特的物理、化学和生物学性质，促进细胞增殖、诱导细胞分化和修复组织损伤。
本文将探讨生物纳米材料在组织工程和再生医学中的应用，以及其带来的潜在的医学应用前景。
一、生物纳米材料在组织工程中的应用组织工程是一种利用生物纳米材料构建替代组织或器官的方法。
生物纳米材料的应用可以实现体内局部组织或器官的自愈或替代，避免了传统手术治疗中的一系列副作用和风险。
在组织工程中，生物纳米材料通常用于三种情况：1、构建替代器官生物纳米材料的应用可以帮助制造三维组织结构，为器官修复提供有利的条件。
同时，生物纳米材料的物理和生物学特性可以帮助建立一种功能性的生物环境，促进细胞的生存和繁殖。
例如，研究人员利用人工纳米纤维构建制备了具有能够压缩和放松的特殊物理性质的纳米纤维网格以及能够支持血管、神经元和其他组织的“超级结构”，该材料可于骨骼和肌肉失去功能且无法自我修复的领域得到应用。
2、修复受损或受伤组织生物纳米材料在组织损伤修复中也具有广泛的应用前景；如医生使用生物纳米材料制造生物可降解的支架并加以植入，可以帮助受损组织修复。
生物材料原则上是能够在体内存在有价值的，更好的是，研究人员可以制作出可降解和不可降解的生物纳米材料来提供置换和修复组织的可持续解决方案。
3、修复骨质疏松骨质疏松是骨组织受损引发的一种病症，是老年人中非常常见的情况。
利用生物纳米材料可以非常有效地缩短骨折伤口愈合时间，特别是对于长期同于卧床不能行动的病人，生物纳米材料的妙处就会更加体现。
二、生物纳米材料在再生医学中的应用再生医学是一种利用生物材料和生物纳米材料进行人体组织的再生和修复的科学。
生物纳米材料的应用可以帮助再生医学更好地进行细胞、组织和器官的修复和再生。
生物材料和纳米技术在组织工程中的应用
生物材料和纳米技术在组织工程中的应用随着科技的不断进步和发展，新兴的科学领域——生物材料以及纳米技术的崛起，已经引起人们对未来医学的讨论、探索和研究。
随着人口老龄化的加剧，各种疾病的普遍存在，传统医学很难解决某些病症，而新生物材料以及纳米技术的应用将可以提供造福患者的机会，尤其是在组织工程方面。
本文将就生物材料和纳米技术在组织工程中的应用展开探讨。
一、什么是组织工程组织工程是一种新型的医学研究领域，它是以细胞学、生物学和材料学为基础，利用多学科交叉技术，构建或重建人体组织和器官的过程。
它主要是通过培养细胞和生长因子等治疗手段，采用生物材料为载体，通过一系列工艺和技术来构建人体组织，从而达到治疗疾病的目的。
组织工程技术是以细胞为基础，以三维结构为基本单位，通过仿生学设计的生物支架材料，控制细胞的模式和分化方向，建立特定的细胞和生物材料之间的相互作用，初步实现体内组织生长的三个要素：细胞、基质和生长因子。
二、生物材料在组织工程中的应用1. 生物材料是组织工程的重要载体生物材料是组织工程中最重要的载体，它起到支撑细胞的作用，同时也会促进细胞的生长和分化。
生物材料主要指人造材料，是指一种生物相容性高的材料，可以用于人体内部或外部的各种医疗或外科手术。
2. 生物材料对组织工程的影响生物材料对组织工程的影响非常大，它直接关系到人体成形和器官功能的恢复。
在组织工程中，生物材料具有很多作用，比如：支撑细胞生长、调控细胞分化、成形和修复等。
3. 注重生物材料的定制化现今，人们向组织工程开发的材料越来越复杂，需要更多样的材料来满足医疗和康复的需求。
因此，在组织工程中，生物材料应该更趋向于定制化，才能更好地用于生物组织的修复和替代。
三、纳米技术在组织工程中的应用1. 什么是纳米技术？纳米技术是一种新的跨学科科技，是指在纳米尺度上对物质进行设计、制造、操纵、应用和研究的技术。
这种技术具有极高的精度和准确性，可以用于制造新材料、制造新器件以及对生物分子的研究等领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第11章组织工程相关纳米生物材料
组织工程学（Tissue Engineering）一门多学科交叉的边缘学科，其研究涉及到细胞生物学、分子生物学、发育生物学、免疫学、临床医学、生物材料学、计算机科学等多个相关学科。
它是继细胞生物学和分子生物学之后，生命科学发展史上又一个新的里程碑，标志着医学将走出器官移植的范畴，步入制造组织和器官的新时代，人们试图通过组织工程学的研究，真正建造出替代人每一种组织甚至器官功能的生物性替代物。
它的提出、建立和发展是对医学领域组织、器官缺损和功能障碍传统治疗方法和模式的一次革命，孕育着巨大的科学价值和广阔的临床应用前景，是21世纪生命科学研究领域的焦点之一，必将产生巨大的社会和经济效益【1－2】。
目前国内外对组织工程学研究极为重视，组织工程相关产品正逐步形成高附加值的高科技产业，有些产品已开始进入临床。
如人工皮肤TransCyte、Apligraf、人工软骨Carticel TM等。
其它领域如骨、膀胱、血管、角膜、神经、输尿管、肝、胰、心脏瓣膜、血细胞、食管、肠管等的研究也正处于积极的实验阶段。
但是，目前组织工程研究尚存在许多基本问题亟待解决，主要表现在：①生命现象的本质及活动规律，即各种细胞、组织和器官的基本结构及其与功能的关系；②如何调控种子细胞的特异性粘附、增殖、定向分化以使其获得良好的生物学活性，充分发挥其特定的功能；③生长因子等组织诱导因子的大规模制备及持续控制释放；④具有良好表面相容性、结构相容性、适当生物降解性和特定生物活性的仿生“智能”基质材料的研制，以引发人们所需的特异性、可控性生物反应等等【3－4】。
纳米科技给上述问题的解决带来了新的发展机遇。
和它在生物医用材料领域中的意义与应用前景一样，纳米科技在组织工程学各领域的研究中也有重大的科学意义及广阔的应用前景，人们可以将纳米科技在其它领域的研究成果广泛地应用于组织工程学各相关领域【5-8】。
组织工程学和纳米科技的有机结合，标志着组织工程学研究进入一个崭新的时代——纳米组织工程学时代。
纳米组织工程学（Nano tissue engineering）就是将纳米科学与技术和组织工程学有机结合，从原子、分子水平认识细胞和组织的基本结构及其与功能的关系，阐明生命现象的本质及活动规律，并研制具有特定功能的仿生纳米装置和材料，为更好地恢复、维持或改善病损组织的功能奠定基础【1－4】。
纳米组织工程学的首要任务是利用纳米科学的原理和技术，从原子、分子水平进一步深入认识真核细胞基因组的结构及功能调控、基因产物如何构建成细胞结构、如何调节和行使细胞功能等，从而认识各种细胞、组织和器官的基本结构及其与功能的关系，阐明生命现象的本质及活动规律。
然后从科学认识发展到工程技术，设计和制造出相应的纳米器件、纳米药物、纳米仿生“智能”基质材料，
如纳米细胞监测器、纳米细胞清扫器、纳米细胞修复器、纳米细胞等，以更好地调控种子细胞的特异性粘附、增殖、定向分化等生物学行为，使其获得良好的生物学活性，实现良好的功能替代。
为最终解决目前组织工程学研究存在的基本问题提供强有力的技术支持【3-4】。
在组织工程学研究中，细胞外基质替代物即基质材料的研究是一个至关重要的方面，是目前限制其发展和临床应用的一个瓶颈。
如何研制出具有良好表面相容性、结构相容性、适当生物降解性和特定生物活性的仿生“智能”基质材料，以引发人们所需的特异性、可控性生物反应，是目前组织工程学研究亟待解决的关键性基本问题之一【9－12】。
因此，大力研究和开发新一代组织工程相关纳米生物医用材料，是新世纪生物医用材料的重要发展方向，也是本章讨论的重点。
以下就对组织工程相关纳米生物材料的制备及表面仿生修饰予以介绍。
11.1 纳米纤维支架材料的制备
除可注射性材料以外,大多数组织工程支架必须预先制成多孔支架。
组织工程多孔基质材料应具有功能梯度结构，在三个尺度范围控制着细胞的生长发育过程。
从制备方法上看, 解剖外形和尺寸（mm-cm）则取决于成型方法,而大孔尺寸(～102μm)、孔壁尺寸(～μm)、孔壁内微细结构(如微纤,微孔,50～500nm)取决于致孔方法。
纳米材料制备技术可以对基质材料表面的纳米结构(nm)进行设计和加工。
纳米材料中的维数概念与一般材料科学中的维数有所不同，纳米材料根据维数的不同分为三类：①零维材料指空间三维从尺度均为纳米尺度的材料，如纳米颗粒。
②一维材料指空间尺度有两维处于纳米尺度的材料，如纳米棒。
③二维材料指空间尺度有一维处于纳米尺度的材料，如超薄层。
从多孔支架的孔形态上看，主要有纤维、多孔海绵/泡沫、相连管状结构等三种,其中纤维支架是组织工程研究中最早采用的细胞外基质替代物之一。
在典型的结缔组织中，结构蛋白纤维，如胶原纤维和弹性蛋白纤维的直径从几十纳米到几百纳米，这些纳米级蛋白纤维相互交缠，形成非编织状的网，为组织提供拉力和弹力。
粘连蛋白，如纤维结合蛋白、层粘连蛋白为细胞的黏附提供特殊的结合位点。
纳米纤维支架有较高的表面与体积比，它可以大大增加细胞的黏附，从而可以增加细胞的迁移，增殖及分化功能。
因此，纳米纤维支架较传统的支架更有发展前途【13－15】，也是本章讨论的重点。
11.1.1 纳米纤维支架材料的制备
有三种方法合成这种纳米纤维支架材料：自组装技术，电子纺丝技术，相分离技术。
1 自组装技术
应用分子自组装技术，依靠分子间非共价键的键合作用制备超分子纳米材料。
在材料表面通过非共价键形成自组装膜，吸附分子存在时，局部形成的无序单层可以自我再生，生成更完善的有序体系，具有较大的流动性和可变形性，赋予适宜细胞生长的材料表面拓扑结构。
用自组装技术合成纳米级超分子结构，也可合成纳米纤维【15】。
为了模拟形成天然骨的纳米结构, Stupp等【16－19】应用pH控制的自组装技术设计合成了一种两亲性多肽（PA）, 可以自组装生成纳米结构纤维支架。
这种圆锥形的两亲性多肽主要包括5 个基本的化学结构特征: (1) 长的疏水烃基尾端; (2) 含有4个连续的半胱氨酸残基，通过氧化反应，半胱氨酸上的SH基团可与另外一条多肽链上SH自组装形成二硫键，从而使多肽链形成牢固的高级结构; (3) 含三个甘氨酸的交连部分，以提供亲水性的头基与坚硬的交联区域的结合; (4) 磷酸化的丝氨酸位点，这些位点带有大量负电荷，可以诱导钙离子沉积、成核生长并自组装而成纳米晶HA; (5) 含有细胞结合配体序列Arg－Gly－A sp（RGD），可促进种子细胞的黏附。
其中，半胱氨酸，磷酸纤维化的丝氨酸以及RGD序列是PA肽链的特征性结构（图11－1）。
由于PAs有圆锥状结构和两性分子的特点，可以自组装形成圆柱状纳米纤维, 纳米纤维直径约为7.6nm，长度超过1µm（图11－2）。
在结构方面，两亲性多肽链与纳米纤维垂直，疏水端包裹在长柱状结构内部，亲水端暴露在长柱状结构的表面。
这与天然胶原基质有所不同，在天然胶原中其排列呈平行状。
在pH=8时将二硫苏糖醇注入PAs，然后调整pH=4，酸化的PAs很快自组装交联固化而形成纳米纤维。
这种离散型纳米纤维能通过氧化生成二硫键发生交联达到材料的自组装, 同时也能通过自由巯基的释放来控制自组装的可逆过程; 生成的纳米纤维可相互交织形成网状结构, 宏观呈凝胶状。
研究表明, 提供足够量的酸性磷酸化丝氨酸和天门冬氨酸能促进初始HA 的成核, 将此凝胶浸入钙磷酸盐缓冲溶液中,表面充满带负电荷酸性氨基酸的纳米纤维可通过建立局部的过饱和离子环境促进自身矿化生成纳米HA晶体, 这些矿化的纳米纤维中Ca/P比率为1.67±0.08, 而且晶体学上的HA c 轴沿胶原纤维长轴定向排列, 类似与自然骨最基本的形态学结构。
图11-1两亲性多肽（PA）。