生物材料教学组织工程学概述.ppt

组织工程研究的基本原理及方法： (1)、直接移植或体外器官制作的杆细胞培养 (2)、研制生物相容性好，能为细胞生成、增 殖提供三维空间的生物材料支架 (3)、种植形成细胞-生物材料复合物，植入 机体病损部位 (4)、材料降解，细胞增殖，形成新的组织和 器官 在我国,组织工程学研究虽然起步较晚,但近几年国家对组织工程研究给予了高度重视,并逐步加大研究经费的投入, 我国青年学者曹谊林博士在Ｖａｃａｎｔｉ的实验室中,于1996年在世界上第一个成功地在裸鼠身上培养制成了人形耳廓软骨支架。 目前,国内已见到有关软骨、肌腱、血管、皮肤和神经等组织以及微囊化胰岛细胞、肝细胞等研究报道。这些研究目前均处于实验研究阶段,要形成产品用于临床尚需时日。 伤口修复是一个可溶性递质、血管成分形成、细胞外基质和基质细胞互相影响和协调的协同过程。 伤口处理主要是尽快封闭伤口，形成功能性和具有一定美观性的瘢痕。 目前，一种生长因子和几种皮肤替代物已经投放市场，作为治疗难愈性溃疡的二线选择。 创伤愈合过程 组织对创面的即刻反应是形成血凝块，阻止进一步出血；同时还会释放一些炎症细胞因子，这些细胞因子可以调节该区域的血流量，并吸引淋巴细胞和巨噬细胞来对抗感染；后期刺激血管形成和胶原沉积。 创面愈合过程包括了很多组织因子和成分的相互作用。慢性创面愈合能力较差主要是由于因子之间的不平衡造成的，并不是缺乏任何一个特殊因子所致。 表皮和真皮的反应由真皮成纤维细胞和表皮的角质形成细胞通过自分泌和旁分泌以及炎症细胞因子来调控，这些因子调控着角质和形成细胞的生长和分化、前炎症反应、血管增生和细胞外基质的沉积。 组织工程皮肤 组织工程皮肤:由活性细胞接种在支架材料上形成的组织工程化皮肤，有真皮层或同时具有真皮层和表皮层，因此是一种活性生物敷料。 工程化皮肤结构需要复制的关键特性有： ①一种具有恰当帮助真皮修复和支持表皮生长能力的真皮或者间质成分； ②一层具有容易使创面达到生物覆盖能力表皮； ③一层可以使屏障特性快速重建的表皮； ④一个准许免疫系统、神经系统和血管系统生长的环境； ⑤一种能在结构和附加功能（例如降低长期瘢痕形成和色素重建）方面正常化的组织。 1.表皮替代物和支持基质 重建表皮的方法:细胞悬液→全层皮肤替代物。例如：聚硅氧烷膜、活的表皮角质形成细胞 1975年，Rheiwald和Green等以3T3细胞作为滋养层采用共培养的方法培养出人类表皮角朊细胞获得成功。 1981年，O’Connor等首次应用CEA法在体外培养出适于移植的人自体表皮细胞膜片，表皮细胞膜片附着良好。 尽管CEA技术是大面积烧伤治疗的一大进步，但单纯CEA移植技术存在一些缺点： 如耗时长； 细胞膜片菲薄易碎，难以操作； 移植到创面后，接受率低，极易造成移植物脱失； 即使在上皮化后，新生表皮不耐摩擦，容易发生水泡，造成残余创面。 2.真皮替代物和支架材料 真皮替代物的研究是随着CEA的发展而不断引起人们的关注的。 研究进展：人尸体皮肤（发生免疫排斥反应、引发潜在感染的可能、移植物的来源以及原料质量的差异性）→去细胞的真皮乳头层深（部真皮和更表浅得乳头层真皮在结构上存在不同）→较深层的网状真皮 组织工程已经研究了通过使用支架和活细胞来引起肉芽组织形成的可能性。 1980年，Yannas和Burke制成一种人工真皮替代物，网状皮片的获得率也提高到85%～95%。 Integra Artificial Skin、Biobrane、Dermagraft 、Dermagraft-TC等人工真皮相继产生。 3.复合人工皮肤 复合人工皮肤:用组织工程方法对所取小量皮肤组织进行消化、分离、表皮细胞、成纤维细胞分别培养和扩增、达到一定细胞数量后重组成全层皮肤组织（包括表皮层及结缔组织）。 组织工程皮肤包括两种活的细胞成分：位于表层的表皮细胞和位于真皮层的成纤维细胞，不仅具有正常皮肤的部分功能，种植后不易变形，而且具有良好的修复皮肤创伤的作用。 Apligraft(又称作Graftskin)是第一种商品化的既含有表皮层又含有真皮层的组织工程化皮肤，这种由Organogenesis公司注册生产的产品已在加拿大和美国获准用于临床治疗静脉性溃疡。 组织工程皮肤的临床应用 组织工程皮肤是美国FDA批准最早用于临床的产品。 第一代产品为单层上皮细胞移植，虽然愈合较快，但瘢痕较多，且易发生瘢痕挛缩。 第二代产品则研制成功了真皮层，成为具有双层结构的新一代产品，其临床效果也得到明显改善。其代表产品有Dermagraft-TM，Dermagraft-TC和Apligraff（TM）。 我国伍津津教授领导的组织工程实验室于1992年开始人工皮肤研究，建立了毛囊器官型培养模型、活性皮肤替代物的培养模型