第七章-组织工程学概述.pptVIP

理想的支架材料具有的特征： 三维多孔的连接网络，有利于细胞生长、养分传输和代谢产物的排放； 生物相容性和可降解性好，降解速度和吸收速度可以调控，以适应细胞或组织在体内体外的生长； 化学表面适合细胞的粘附、增殖和分化； 机械性能与所植入组织的要求相匹配。 仿生学材料就是近年发展的趋势，RGD 序列或基因与支架整合后可提高细胞的粘附与增生。 3）生长因子 作用： 具有诱导和刺激细胞增殖，维持细胞存活等生物效应的蛋白类物质； 促进细胞增殖，组织或血管的修复和再生。 在骨创伤早期，生长因子主要启动成骨细胞活性，促进成骨，后期作用逐渐减弱，但也参与骨的生长调节。 髓基质中含有多种生长因子：骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子β、酸性成纤维生长因子、类胰岛素生长因子Ⅰ和Ⅱ、血管内皮细胞生长因子、肿瘤坏死因子和白细胞介素-1等。 目前，用组织工程骨修复骨缺损的研究，已从取材、体外培养、细胞到支架材料复合体形成等都得到了成功。 例如：用自体骨髓、珊瑚和rhBMP-2复合物修复兔下颌骨缺损，结果表明：术后3个月，单独珊瑚组及空白对照组缺损未完全修复；珊瑚-骨髓组和珊瑚-rhBMP-2组及单独骨髓组已基本修复了缺损；而骨髓、珊瑚和rhBMP-2复合物组在2个月时缺损即可得到修复。 带血管蒂的骨组织工程：将骨细胞种植于预制带管蒂的生物支架材料上，将它作为一种细胞传送装置。 组织工程骨的构建分为：体内构建和体外构建两种形式。 体内构建：将成骨细胞-支架复合物植入体内，修复骨缺损。 体外构建：通过体外组织培养的方法应用水降解支架材料，接种成骨细胞，构建骨组织。 骨组织工程的临床应用 骨组织工程的临床应用尚处于起步阶段。 Vacanti等利用患者自体骨膜成骨细胞与天然珊瑚复合，用于1例36岁患者左手拇指指骨的再造。 Quarto等用组织工程骨治疗3例长骨缺损的患者。 杨志明等应用自体骨髓基质干细胞、同种异体骨膜来源的成骨细胞复合同种异体骨在人体内构建组织工程骨，并对52 例病人多个部位的骨缺损、骨不愈合进行了修复。 骨组织工程展望 应用组织工程学原理修复骨缺损是一种全新、具有前景的道路，其涉及生命科学、工程学、细胞生物学、免疫学、材料科学等领域，是目前研究的热点。 主要表现在： ①细胞的来源、保存和在移植环境下细胞组织的生长； ②多聚生物材料的研究； ③生长因子与种植细胞及可降解材料整合后修复骨缺损组织的研究。 需要解决的问题： ①明确细胞在体外培养中分化、增殖的调控机制； ②加强可降解材料整合后修复缺损组织的研究； ③明确诱导因子对成骨细胞的作用，掌握成骨细胞的最佳培养密度和迅速增殖； ④建立起成骨细胞库及大规模的成骨细胞培养体系； ⑤改善细胞-材料相互作用，研究开发优良的基质材料，解决人工聚合材料远不能满足临床标准的问题； ⑥解决新生组织不能完全替代原有组织的功能问题； ⑦加强新生组织和基因转入的新生组织体内移植方式的研究。 组织工程存在的问题： 目前对组织工程化组织的科学本质还缺乏深刻的认识。 对影响组织形成主要相关因素的作用机制缺乏深入的了解。 具有复杂功能器官的构建研究才刚刚起步。 第七章 组织工程学概述 组织工程的概念 组织工程三要素 组织工程相关生物材料 组织工程研究方法 组织工程化皮肤及骨的应用及展望 1. 组织工程的概念 Robert Langer教授和麻省理工大学医学院的临床医生Joseph P Vcanti正式提出组织工程的概念 1987年，美国国家科学院基金会在加利福尼亚的Lake Tahoe举行的专家讨论会上明确了组织工程的定义 1984年华人学者冯元桢首次提出 组织工程的概念 一）.提出 二）.组织工程学定义： 运用工程科学和生命科学的原理及方法，从根本上认识正常和病理的哺乳动物组织和结构功能的关系，并研究生物学的替代物，以恢复、维持和改进组织的生物替代物的一门科学。 三）. 组织工程基本原理 应用工程学、生命科学和材料学的原理与方法，将在体外培养、扩增的功能相关的活细胞种植于多孔支架上，细胞在支架上增殖、分化，构建生物替代物，然后将之移植到组织病损部位，达到修复、维持或改善损伤组织的功能。 科学意义：不仅在于为解除病人痛苦提供了一种新的治疗方法，更重要的是提出了复制“组织”、“器官”的新思想，它标志着“生物科技人体时代”的到来，是“再生医学的新时代”，是“一场深远的医学革命。 核心：构件由细胞和生物材料构成的三维复合体。 三要素： 种子细胞 生长因子 支架材料 2.组织工程的三要素 组织工程的三要素 假体 支架 种子细胞 生长因子 种子细胞——干细胞 支架：细胞立脚点的支撑体。人工细胞外基质称为细胞增殖和分化的“立脚点”，例如，立体海绵