第十一章组织工程.ppt

神经生长因子 (Nerve growth factor,NGF) 为神经细胞特异性分泌的营养蛋白，是具有营养、保护神经元及促进突起生长等生物学功能的神经细胞调节因子。对中枢及周围神经元的发育、分化、生长、修复、再生和功能特性均有重要的调控作用。 肝细胞生长因子（Hepatocyte growth factor，HGF）因最初被发现可剌激肝细胞合成DNA而得名，是由728个氨基酸残基组成的多肽单链。肝细胞生长因子是目前已知生物活性最广泛的生长因子之一，能刺激多种上皮和内皮细胞进行有丝分裂、运动，能促进肾小管形态发生，在肾脏的发育、再生中具有较强的作用。 生长因子研究与制备 ——骨形态发生蛋白（BMPs） 1965年美国首先从骨基质中分离出骨形态发生蛋白，经过25年才得以纯化。随后克隆了相关基因。 原位状态下以ng/g骨基质剂量释放足以促发骨修复，人工基质需要mg/g剂量才能促发骨修复，因此成本非常高。 利用转基因技术将BMP基因转染到骨髓细胞中，再将其种植在矿化基质上，达到骨修复的目的。 三 技术路线与方法 移植 组织器官 再生 原位修复 替换 细胞 支架材料 信号分子、生长因子 （一）细胞接种 浸渍法：将经预湿处理材料置于细胞悬浮液中实现细胞接种。 沉淀法：将细胞液缓慢逐滴滴加到已经预湿的支架材料上，放置培养箱中2-4小时，待细胞充分粘附后缓慢加入培养液培养。 凝胶法：将高密度细胞悬浮液与多种物质如胶原、藻酸纳、几丁质等按照一定工艺复合形成凝胶，细胞均匀地分布于凝胶内。 吸附法：将已预湿的支架材料置于培养皿中细胞悬液中或用滴管将细胞液滴加在材料上，然后利用负压使细胞吸附在材料上。 （二）细胞因子的控制释放 1.在支架材料构建时使细胞因子结合在支架材料内部，并能缓慢释放。 2.包埋或者微囊化是目前控制细胞生长因子释放的一个重要方法 （三）组织工程生物反应器 1.微重力旋转式生物反应器 （1）转壁式生物反应器：一般由两个内外同心圆柱组成。内柱由半透膜构成，气体可通过膜交换。内外柱之间充以连续灌注的培养介质。将细胞与培养液置入内、外圆柱体。整个装置可以绕内轴旋转，离心力与重力平衡，为细胞生长提供一个微重力环境。 普通培养条件下只能呈二维贴壁生长的哺乳动物细胞表现出三维增殖与分化形成有功能的组织块。 （2）流体应力生物反应器 模拟人体血管应力环境而设计的用于体外构建组织工程化血管的装置。 主要由可以通过循环液体的硅胶管、压力传感器、蠕动泵、储液罐、电磁阀等组成。可通过形成有波动的液流并能控制流量来模拟体内血管的应力环境。 第二部分 组织工程应用 一 组织工程皮肤 中国每年烧伤、溃疡等皮肤疾病1500万人，需要皮肤移植的约350万，需4亿立方厘米。 人工表皮、复合人工皮 A 表皮 B 表皮网状棘 C 真皮乳头 D 真皮 E 皮下组织 F 毛发 组织工程皮肤技术路线 构建步骤 （1）种子细胞与培养液 成纤维细胞：DMEM培养基、10%胎牛血清、青霉素、链霉素等。 表皮角质形成细胞：DMEM+Ham F-12培养基、表皮生长因子等。 （2）支架材料 聚羟基乙酸（PGA）。 （3）构建成纤维细胞-PGA复合物 酶法消化收集真皮成纤维细胞，接种在PGA上，加入培养液培养。 （4）接种表皮角质形成细胞在前面的复合物上，更换表皮角质形成细胞培养基培养5天左右。 （5）双层皮肤成熟 将复合物放在可渗透膜上，进行气-液界面培养，促进表皮角质形成细胞的进一步分化。 再培养1周，形成含真皮和表皮两层结构的组织工程化皮肤。 难题： 1.血管化：血管生成是指内皮细胞构筑的毛细血管分支和伸展。血管生成有助于损伤组织的修复。 2.毛囊、汗腺等再生。所以美容慎用。 3.排异性。 我国人造皮肤2007年第四军医大学开发成功，进入临床阶段。 二 神经修复工程 神经远端轴突和髓鞘崩溃时，大量吞噬细胞侵入，一方面清除轴突髓鞘的碎屑，另一方面刺激原来处于休眠状态的雪旺细胞(Schwann cell．SC)分裂和增生，并沿着每一根神经纤维的神经内膜和基底膜排列成柱状，形成一个潜在的管道（即Buengner氏细胞带）；再生轴突通过Buengner氏细胞带，伸延到终末器官，恢复其功能。最后产生髓鞘，形成为有髓神经纤维。 （一）种子细胞 雪旺细胞(Schwann cell．SC)：SC形成能引导再生轴突生长的Buengner氏细胞带，并能分泌多种细胞因子调控再生轴突生长。 （二）支架材料 目前比较常用的生物材料是聚羟基乙酸(polyglyeolicacid．PGA)和聚乳酸(polylactic acid．PLA)。 制成直线的丝状有利于SC排列成线状，为形成Buengner