天然组织工程皮肤支架材料的分类及其免疫原性研究现状
２０１０年第５卷第４期Ｃｈｉｎ Ｊ ｕｒｖ Ｒｅｐａ．ｒ ａｎｄＷｏｕｎｄＨｅａｌｉｎｇ（Ⅱｅ由 ｃ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ａｕｇｕｓｔ ２０１０，Ｖ０ｌ ５，Ｎｏ．４
天然组织工程皮肤支架材料的分类及其免疫原性研究现状
郑必祥 彭代智 陈博 左海斌周灵 周新 刘敬
组织工程皮肤是组织工程研究最为成熟的一个领域，其
核心内容是构建一种支持细胞生长的三维支架，与角质形成 细胞和／或成纤维细胞进行体外复合培养，形成可用于创面
覆盖与修复的皮肤等同物 。其中支架材料为种子细胞提
供了黏附、迁移、增生和分化的空间环境，在组织工程皮肤的
构建中起着重要作用。组织工程皮肤支架材料包括人工合
成组织工程皮肤支架材料（简称人工合成支架材料）和天然 组织工程皮肤支架材料（简称天然支架材料）两大类。人丁
合成支架材料主要包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚原酸酯、聚已内 酯、聚氰基丙烯酸烷基酯及其共聚物等。人工合成支架材料 始终无法模拟天然真皮的三维空间结构，其成分为人工合
成，亲水性不够理想，缺乏细胞识别信号，与细胞问缺乏生物
性相互作用，对细胞黏附力较弱 。而天然支架材料来源于 天然组织，来源丰富，制作较为简单，造价低廉，且在三维结
构、组织亲和性、机械性能及生物降解性等方面显著优于人
工合成支架材料，从目前研究来看，是组织＿［程皮肤支架材
料的研究热点 Ｊ。但天然支架材料因来源和所含成分不同， 存在着不同程度的免疫原性，限制了其临床的广泛应用。目
前这方面的研究较多，因此，有必要结合天然支架材料的分
类来概括其免疫原性研究现状。
一、天然支架材料的分类
按加工处理天然组织的方法分类，天然支架材料大致可
以分为脱细胞支架材料和基质提取成分支架材料两大类。 脱细胞支架材料是通过各种物理和化学的方法去除天然组
织中的细胞成分，同时保留了原有组织的三维支架结构和主
要细胞外基质成分的支架材料。目前应用较多的有脱细胞
真皮基质（ａｃｅｌｌｕｌａｒ ｄｅｒｍａｌ ｍａｔｒｉｘ，ＡＤＭ）、脱细胞小肠黏膜下
层（ｓｍａｌｌ ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｓｕｂｍｕｃｏｓａ，ＳＩＳ）、脱细胞羊膜基质等。基
质提取成分支架材料主要指通过从天然组织中提取某些成
分，再构建出具有三维空间结构的支架材料。目前提取的天
然细胞外基质成分主要有胶原类、壳聚糖类、透明质酸类等， 由于单一成分合成的支架均有非常明显的缺点，因此，这类
支架材料多以一种成分为主，多种成分组合构建而成，如胶
原一透明质酸复合支架、壳聚糖一胶原复合支架、壳聚糖一透明 质酸复合支架、胶原一硫酸软骨素复合支架以及胶原一壳聚糖一
透明质酸复合支架等。
１．脱细胞支架材料 （１）脱细胞真皮基质（ＡＤＭ）：ＡＤＭ取材于人类皮肤或
动物皮肤，通过物理和化学等手段，去除了细胞成分的同时
ＤＯＩ：１０．３８７７／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３￣４５０．２０１０．０４．０２３ 基金项目：国家高技术研究发展计划（８６３计划，２００６ＡＡ０２Ａ１２１）， 国家重点基础研究发展计￣（９７３计划，２００５ＣＢ５２２６０５） 作者单位：４０００３８重庆，第三军医大学西南医院全军烧伤研究 所，创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室 通讯作者：彭代智，Ｅｍａｉｌ：ｄｚｐｅｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ＣＯＩｎ ．综述．
保留了胶原纤维等细胞外基质成分和三维组织结构，具有良 好的组织相容性 Ｊ。美国ＬｉｆｅＣｅｌｌ公司推出的Ａｌｌｏｄｅｒｍ即是
一种商品化的异体脱细胞真皮基质，临床应用效果良好 。
由于异体ＡＤＭ的存在来源有限的问题，近年来用异种皮肤
来获得脱细胞真皮基质的报道亦较多 。由于大多数人认
为猪皮与人体皮肤组织结构相似，并且具有来源广泛、价格
低廉等优点，因此猪ＡＤＭ成为研究热点 。但猪ＡＤＭ在临
床应用时存在营养渗透性差、血管化速度慢、移植皮片成活
率低等不足 。最近，我们通过比较巴马小型猪与人真皮发
现 ，猪真皮不ｆ［Ｉ三维结构致密，其主要成分也与人真皮相
差甚远。因此，在选择ＡＤＭ的来源动物时，有必要寻找真皮
组织结构与人更为相似的动物。同时，由于现有ＡＤＭ制作
的方法都很难在降低免疫原性上达到满意效果，ＡＤＭ的制
备方法仍有待改进 …。
（２）脱细胞ＳＩＳ：脱细胞ＳＩＳ是一种对小肠组织（通常来
源于猪）进行脱细胞处理后所得的细胞外基质支架材料 。
ＳＩＳ中的胶原蛋白、蛋白多糖及糖蛋白构成的细胞外基质框 架可作为组织形态发育、结构重建的天然生物支架，已成功
作为多种组织工程的支架材料，用于如皮肤、血管、神经、肌 腱等组织缺损的修复 １２１。ＳＩＳ有良好的生物相容性，植人体
内后不引起明显的排斥反应，又具有适当的机械特性，能为
成纤维细胞及新生血管的长入提供足够的生长空间，随着新 生组织的形成，逐渐降解，产生的新生组织在结构和功能上
均与原有组织相似 。 （３）脱细胞羊膜基质：羊膜是胎盘上最靠近胎儿的一种
薄膜状组织，这种半透明薄膜由单层立方上皮细胞、较厚的
基底膜以及一层无血管的问质组成 。羊膜的上皮细胞层
含有羊膜上皮细胞和由羊膜上皮细胞分泌的多种生长因子，
因此羊膜不仅具有生物支架所必须的基质结构，而且具有促
进细胞生长的生物活性分子ｕ 。将羊膜中的细胞成分去除
后所留下的无细胞结缔组织称为脱细胞羊膜或羊膜细胞外 基质，具有免疫原性低的特点。何清义等 通过人羊膜细
胞外基质与成纤维细胞的共培养，观察成纤维细胞的生长特
性以及胶原纤维产生，提示成纤维细胞在支架上生长、黏附
良好，胶原合成、分泌旺盛，认为人羊膜细胞外基质是一种较
理想的成纤维细胞载体。
２．基质提取成分支架材料
（１）以胶原成分为主的支架材料：胶原是组织细胞外基
质的重要组成部分。因其来源广泛，免疫原性低而被广泛地 用作组织工程支架。胶原作为组织工程支架材料具有很多
优越性，但胶原也存在加工性能差、缺乏柔韧性、抗拉强度低
等缺点。为了改善胶原的力学性能，常常通过与其他成分进 行组合，以调节其降解速度，增强力学特性。Ｉｎｔｅｇｒａ由戊二
醛交联的牛Ｉ型胶原与６一硫酸软骨素构成，在其上覆盖硅橡
胶薄膜。Ｈｅｉｔｌａｎｄ等。¨ 指出使用Ｉｎｔｅｇｒ
ａ作为真皮替代物覆 中华损伤与修复杂志（电子版）２ｏｌｏ年第５卷第４期ｃｈｉｎ Ｊ 町Ｒ印击ａｎｄＷｏｕｎｄ｝ 嚷（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ａｕｇｕｓｔ ２０１０．Ｖｏｌ ５．Ｎｏ．４ ．５９．
盖皮肤缺损部位，成纤维细胞黏附及生长良好，易于血管化，
且不易降解，有一定临床应用价值。 （２）含透明质酸类成分的支架材料：透明质酸是一种蛋
白多糖，是真皮细胞外基质的成分之一，具有良好的生物相
容性和生物降解性。然而纯透明质酸具有易溶于水、吸收迅
速和住组织中停留时间短等物理和生物特性，限制了它用于
制备皮肤支架材料。因此，只有对透明质酸进行谨慎的化学
修饰后才能用于制备皮肤支架材料。Ｌｉｕ等 将透明质酸 与胶原／壳聚糖支架复合，体外观察显示复合透明质酸后的
胶原／壳聚糖支架的柔韧性和降解性都有了较大的提高。在
该支架上共同培养成纤维细胞和角质细胞２周后显示细胞 沿支架成立体生长，形成细胞层，且出现基底膜含有典型的
层黏连蛋白和Ⅳ型胶原蛋白，说明可以通过胶原／壳聚糖／透 明质酸支架在体外构建人丁活性皮肤。
（３）以壳聚糖类为主的支架材料：壳聚糖是甲壳素的脱
乙酰化产物，为一种天然聚阳离子多糖，在体内可被降解为
易被人体吸收的氨基葡萄糖，具有良好的牛物相容性和生物
呵降解性，是一种理想的细胞外基质材料。最近研究显示， 壳聚糖及其衍生物由于其多孔凝胶结构，在体内与大分子物
质的良好相容性等优势越来越成为一种很有发展前景的组 织Ｔ程替代品，而利用壳聚糖制造的人工皮肤具有良好的组
织相容性、成膜件、柔韧性和一定的抗菌消炎、促进伤口愈合
的作用 。 二、天然支架材料的免疫原性
１．脱细胞支架材料的免疫原性 （１）ＡＤＭ的免疫原性：ｆ：世纪几十年代初Ｃａｓｔａｇｎｏｌｉ和
Ｓｅｄｍａｌｅ发现同种异体皮肤移植所发生的免疫排斥反应主要
源于角质形成细胞、朗格汉斯细胞和成纤维细胞等。而在细
胞中起主要作用的是由主要组织相容性复合物（ＭＨＣ）决定
的细胞膜上的糖蛋白抗原。根据这些糖蛋白的结构和功能
不同，一般分为ＭＨＣ—Ｉ和ＭＨＣ一１１两类。其中ＭＨＣ—Ｉ类抗
原分子主要作为自身抗原呈递细胞毒件Ｔ细胞，限制细胞毒
杀伤作用。ＭＨＣ一Ⅱ类抗原在免疫反应中起调控作用，在辅
助Ｔ细胞的激活中起作用。异体ＡＤＭ由于去除了细胞，临 床试验证实具有良好的术后远期效果且不发生明显的免疫
排斥反应 …。然而，现有的ＡＤＭ制备过程中脱细胞时会有
一定的细胞组分残余，这些残余有一定的免疫原性。例如，
残余的ＤＮＡ就是引起免疫排斥反应的凶素之一 。近年 研究发现，引起免疫反应的成分除卜述细胞成分外，还应包
含细胞外基质（ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ ｍａｔｒｉｘ，ＥＣＭ）成分。ＥＣＭ是一种
主要由胶原、非胶原糖蛋白、氨基聚糖、蛋白聚糖以及弹性蛋
白等组成的高亲水性大分子网络结构。ＡＤＭ去除了细胞成
分后保留丁大部分的ＥＣＭ成分，其免疫原性虽然大大降低， 但仍存在排斥反应，说明ＥＣＭ成分也具有免疫原性。
由于异体ＡＤＭ的材料来源问题，异种ＡＤＭ引起人们关
注。异种ＡＤＭ由于种属问题，其免疫原性难以去除，移植后
仍存在不同程度免疫排斥反应。常见的异种免疫排斥反应
多与糖蛋白ｏ／．一１，３－半乳糖侧链（仪一１，３－ｇａｌａｃｔｏｓｅ， —ｇａ１）的末 端这一抗原表位有关。由于人、猩猩和旧世纪猴体内的ｏｔ一１，
３一半乳糖基转移酶（ 一１，３－ＧＴ）基【夭Ｊ失活不存在这一表
位 ，所以，在非猩猩和旧世纪猴的异种移植中，人体就会 产生抗Ｇａｌ抗体（占血液中ＩｇＧ抗体的１％Ｅ２３ ３），最终介导超
急性和延迟排斥反应 Ｊ。
异种ＡＤＭ的免疫原性分布存在着部位差异。有研究表
明，真皮乳头层是异种抗原最易残留的区域，Ｄｅｓａｇｕｎ等
实验证实基底层ＩＶ型胶原或层黏连蛋白是猪ＡＤＭ抗原的
主要来源。Ｘｕ等 在用ＡＤＭ修复腹壁的动物实验中发
现，异种ＡＤＭ移植后，ＩｇＧ、ＩｇＭ等免疫球蛋白以及补体成分
Ｃ５ｂ在植入物的沉积部位主要集中在基底膜以及真皮乳头
层。因此，根据脱细胞真皮基质的免疫原性分布特点，去除
基底膜及致密的乳头层能降低免疫原性 。 （２）脱细胞ＳＩＳ的免疫原性：脱细胞ＳＩＳ与ＡＤＭ类似，也
是一种脱细胞后的基质，其植入体内也一般只引起以Ｔｈ２淋
巴细胞为主的一过性免疫反应，而Ｔｈ２淋巴细胞不会激活巨 噬细胞，产生的ＩｇＧ不引起补体反应，因此不会引起显著免
疫排斥反应。Ｋｉｍ等 将脱细胞ＳＩＳ植入小鼠体内２周后
观察发现，脱细胞ＳＩＳ移植物内有大量宿主细胞植入并增
生，周围无炎性反应细胞，说明脱细胞ＳＩＳ不会引起急性排 斥反应。但脱细胞ＳＩＳ的长期植入是否会引起慢性排斥反
应还有待研究。有学者就发现利用脱细胞ＳＩＳ异种移植治
疗人压力性尿失禁会引起患者局部炎性反应及疼痛等并发
症 ，其原因是脱细胞ＳＩＳ引起的排斥反应，还是移植物太
厚或移植局部血运不丰富导致局部组织缺血坏死，仍需要进
一步研究。
小肠黏膜下层作为组织工程支架材料的免疫原性研究
２００８芷 第２９卷 ｌ０月 第５期 首都医科大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃａｐｉｔａｌ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ０ｃｔ．２００８ Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．５
・基础研究・
小肠黏膜下层作为组织工程支架材料的免疫原性研究
李 华 张凤兰 冯永堂
（１．首都医科大学附属北京口腔医院口腔外科；２．首都医科大学基础医学院生物化学教研室； ３．山东潍坊医学院免疫学教研室）
【摘要】 目的检测小肠黏膜下层（ｓｍａｌｌ ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ ｓｕｂｍｕｃｏｓａ，ＳＩＳ）的免疫原性，探讨其作为组织工程支架材料的可行性。方法
取ＳＩＳ材料制备成体积为１０ ｎｎｎ×４ ｍｉｌｌ Ｘ ３ ｍｍ的组织块，埋植于新西兰大白兔背部一侧骶脊肌内，以术前情况作自身对照，以 新鲜ＳＩＳ组作为阳性对照。分别于ＳＩＳ材料植入前及植入后１、４、８周从兔耳缘静脉取血，用流式细胞仪检测家兔外周血中 ＣＤ Ｔ和ＣＤ Ｔ细胞亚群的动态变化。结果流式细胞仪检测结果显示，脱抗原处理后的ＳＩＳ植入兔体内后，其外周血ＣＤ Ｔ 和ＣＤ Ｔ细胞较术前均有不同程度升高，术后一周达最高峰，与术前相比差异有统计学意义（Ｐ＜０．０５）。术后逐渐回落，至第４
周时基本恢复正常。而植入新鲜ＳＩＳ组的兔外周血ＣＤ Ｔ和ＣＤ Ｔ细胞较术前升高明显，与术前及实验组相比差异均有统计 学意义（Ｐ＜０．０５）。结论ＳＩＳ植入后Ｔ细胞亚群反应初始结果显示ＳＩＳ有较低的免疫原性，提示其具有作为组织工程支架材料 的可行性和可能性。 【关键词】小肠黏膜下层；免疫原性；组织工程 【中图分类号】 Ｒ ３９２．４
Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｍｍｕｎｏｇｅｎｉｃｉｔｙ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｓｕｂｍｕｃｏｓａ
ａｓ ａ Ｓｃａｆｆｏｌｄ ｆｏｒ Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｌｉ Ｈｕａ ，Ｚｈａｎｇ Ｆｅｎｇｌａｎ ，Ｆｅｎｇ Ｙｏｎｇｔａｎｇ
生物医用材料：人工皮肤研究综述
生物医用材料：人工皮肤研究综述
发表时间：2020-03-27T09:43:51.730Z 来源：《知识－力量》2020年1月1期 作者： 王小双 吴一鸣 梅昌福
[导读] 近些年来，运用组织工程来钻研人工皮肤是皮肤缺损修复临床医学研究中的主要课题，目前为止组织工程人工皮肤支架材料主要有两大类：一类是天然高分子材料，另一类是人工合成高分子材料。但从结构和功能分，组织工程人工皮肤主要有表皮替代物、真皮替代物
以及含有表皮和真皮双层结构的皮肤
（江苏大学，江苏 镇江 212013）
摘要：近些年来，运用组织工程来钻研人工皮肤是皮肤缺损修复临床医学研究中的主要课题，目前为止组织工程人工皮肤支架材料主要有
两大类：一类是天然高分子材料，另一类是人工合成高分子材料。但从结构和功能分，组织工程人工皮肤主要有表皮替代物、真皮替代物
以及含有表皮和真皮双层结构的皮肤替代物。本文从人工皮肤的概况、原料、现有缺陷进行了综述，并且分析、总结了人工皮肤研究现
状、原料的选择问题以及一些问题的解决的方向。
关键词：生物医用材料 人工皮肤 组织工程学
引言
皮肤是人体面积最大的器官，是机体免于脱水、损伤、感染的第一道防线。当创伤、Ⅲ度烧伤、大面积瘢痕切除造成皮肤严重缺损时，机体不能保持正常的自稳状态，极易引起系列并发症甚至导致死亡。人工皮肤是目前为止最良好的替代皮肤的材料，人工皮肤是用生
物材料或合成材料加工制造的薄膜样或海绵状的人体皮肤代用品，用以暂时或永久性覆盖烧伤或创伤创面。人工皮肤在国外的研究相比较
国内多些，一些人工皮肤研究成果已形成产品应用在临床上。
第一章 人工皮肤的研究现状
人工皮肤是目前为止在临床应用方面最为成功的组织工程材料，也是组织工程中首个面市产品。目前，已经面世的产品有Biobrane一
TM、eDmragraft一TC和Apligraft一TM等，且已在烧伤、大面积瘢痕切除造成皮肤严重缺损等疾病的医治方面都取得不错的成果。研究开发性能符合真正皮肤的人工皮肤的人现在越来越多，越来越新的人工皮肤类的产品正在不断出现在市场上。目前可用于组织工程化皮肤的天
天然生物支架材料在软骨修复中的研究进展
天然生物支架材料在软骨修复中的研究进展
【关键词】 软骨修复
关节软骨缺乏再生能力，外伤或疾病引起的软骨缺损需利用软骨或其它材料修复。自体软骨来源有限，且容易造成供区缺损，应用受到限制。异体软骨曾广泛应用，但可引起免疫排斥反应，而导致细胞死亡及功能丧失。骨膜移植曾风行一时，但其存在远期效果不稳定的缺陷，使得人们不断探索更完善的修复方法。体外软骨细胞培养成功，引发人们尝试直接用软骨细胞修复软骨缺损。1968年，Chertman等将软骨细胞悬液注射到关节软骨缺损部位，结果表明：缺损为滑膜成纤维组织修复，镜下仅见少量新生软骨细胞结节。1977年，Green等以脱钙骨作为支架，并接种上软骨细胞，移植到缺损部位。虽未成功，可喜的是作者第一次提出：如能找到一种合适的支架材料，将软骨细胞接种于其上，即有可能形成良好的软骨组织修复。当前，在组织工程中开发为细胞培养支架的生物支架材料主要分为两类，即天然生物支架材料和人工合成的支架材料。天然生物支架材料具有细胞信号识别，促进细胞的黏附、增殖和分化、良好的生物相容性及良好的生物降解性等优点，显示出人工合成支架材料无可比拟的优势。本文就天然生物支架材料在软骨修复中的现状和研究进展做如下综述。
1 天然脱细胞生物支架材料
天然脱细胞生物支架材料主要利用同种或异种器官／组织，经脱细胞、去除抗原处理得到脱细胞基质材料。细胞外基质(ECM)是由细胞自身分泌组成的并围绕在细胞周围主要含有胶原蛋白、纤维蛋白粘连素、层粘连蛋白，层连素等。细胞外基质不仅为细胞提供了一个支持结构和附着位点，而且对细胞的粘附、迁移、增殖、分化以及基因表达的调控有重要作用和显著影响。目前已经有研究应用同种异体脱细胞材料修复膀胱、尿道、动脉和皮肤缺损［1～3］，以及构建心脏瓣膜［4］，结果比较满意。另外关于脱细胞软骨基质和小肠粘膜下基质(SIS)这2种天然的细胞外基质材料应用也有相关的研究报道［5～7］。
壳聚糖在组织工程支架材料中的应用进展
壳聚糖在组织工程支架材料中的应用进展
壳聚糖作为一种天然生物材料，其资源丰富，经济实用。多项研究证实其无毒，具有可降解性、可塑性及良好的生物相容性等多项优点。可用于组织损伤的修复和生物组织工程支架材料的应用等。近年来，随着对壳聚糖研究的深入，研究者们将壳聚糖作为组织工程支架材料，发现其物理性质和生物学功能更加优良且多样化，作为支架材料在整形外科应用中具有良好前景。
Abstract： Chitosan， as a natural biological material， is rich in resources ，economical and practical.Many studies have proved that it is nontoxic，
biodegradable， plastic and biocompatible. It can be used for the repair of tissue
injuries， and the application of scaffold materials for biological tissue engineering.In
recent years， with the intensive study of chitosan， the researchers used chitosan as
scaffold material for tissue engineering， and found that the physical and biological
functions of chitosan are better and diversified. Chitosan is a promising scaffold
material in tissue engineering. In this paper， the progress of chitosan and its
组织工程皮肤支架材料和种子细胞的研究进展
组织工程皮肤支架材料和种子细胞的研究进展
房瑞;许零;陈欣;魏世成
【期刊名称】《中国组织工程研究》
【年(卷),期】2009(013)047
【摘 要】目的:综述近年来国内外组织工程皮肤种子细胞和支架材料方面的研究进展,介绍了用静电纺丝法制备新型三维纳米纤维支架材料的研究进展及其在组织工程皮肤中的应用前景.资料来源:检索人为第一作者,检索文献时限为1992/2009.检索数据库为CNKI数字图书馆全文数据库,Sciericedirect数据库,I.S.I数据库.中文检索关键词为"组织工程皮肤,创伤修复,种子细胞,支架,静电纺丝".英文检索关键词为"tissue-engineering,skin,wound healing,seed
cell,scaffold,electrospunning".资料选择:近年来对皮肤组织工程的研究起着重大影响,以及开启和引领新的方向的重要研究成果.结局评价指标:①与组织工程材料治疗皮肤损伤相关的文章.②与组织工程种子细胞和支架材料相关的文章.③与静电纺丝相关的文章.结果:利用皮肤干细胞的增殖分化特性制备人工皮肤是目前重要的研究方向,较受关注的研究有表皮干细胞、骨髓间充质干细胞、毛囊干细胞和脂肪干细胞等.对于组织工程来说,如何制备出满足应用的细胞对支架的力学性能、物理结构及生物相容性等方面的要求无疑又是一个至关重要的难题.支架材料主要可分为微米级多孔支架材料与纳米纤维支架材料.静电纺丝法是近年来兴起的一种能快速、简便制备纳米纤维支架材料的方法,利用电纺技术制备的支架材料孔隙率高,孔道连通性好,有利于维持创面血运和氧气交换,可有效防止创面水分和蛋白质的流失.结论:组织工程皮肤研究是再生医学的重要组成部分,种子细胞和支架材料基材是其最核心的问题.随着生命科学、纳米技术和计算机技术的不断发展和相互融合,对种子细胞之间相互影响、相互调节机制的研究,以及支架材料的构建和性能研究取得了很大进展.
用于组织工程的胶原蛋白纳米纤维支架
用于组织工程的胶原蛋白纳米纤维支架
一、组织工程概述
组织工程是一个跨学科领域，它结合了生物学、工程学和医学的原理和方法，旨在开发能够修复、替代或增强受损组织和器官功能的生物替代品。组织工程的核心目标是通过构建具有生物活性的组织工程支架，引导细胞的增殖、分化和组织再生。
组织工程的发展面临着诸多挑战。首先，需要找到合适的生物材料来构建支架。这些材料应具有良好的生物相容性、生物可降解性和适当的机械性能。其次，支架的结构和孔隙率对于细胞的生长和组织的形成至关重要。合适的孔隙率可以允许细胞的迁移、营养物质的扩散和代谢废物的排出。此外，如何在支架上负载生物活性分子，如生长因子和细胞因子，以促进细胞的分化和组织的再生也是一个关键问题。
二、胶原蛋白纳米纤维支架在组织工程中的应用
1. 胶原蛋白的特性
胶原蛋白是一种在动物体内广泛存在的蛋白质，它是细胞外基质的主要成分之一。胶原蛋白具有良好的生物相容性、生物可降解性和低免疫原性，使其成为组织工程支架的理想材料。此外，胶原蛋白还具有独特的三螺旋结构，赋予其一定的机械强度和稳定性。
2. 纳米纤维支架的优势 纳米纤维支架具有许多独特的优势。首先，纳米纤维的直径与细胞的大小相近，可以模拟细胞外基质的天然结构，为细胞提供良好的附着和生长环境。其次，纳米纤维支架具有较高的比表面积，可以负载更多的生物活性分子，如生长因子和细胞因子，从而更有效地促进细胞的分化和组织的再生。此外，纳米纤维支架的孔隙率可以通过调节纤维的直径和间距来控制，以满足不同组织工程应用的需求。
3. 胶原蛋白纳米纤维支架的制备方法
胶原蛋白纳米纤维支架的制备方法有多种，包括静电纺丝法、自组装法和模板合成法等。
静电纺丝法是一种常用的制备纳米纤维支架的方法。它利用高压电场将胶原蛋白溶液拉伸成纳米纤维，并沉积在收集器上形成支架。静电纺丝法可以制备出直径均匀、孔隙率高的纳米纤维支架，并且可以通过调节电场强度、溶液浓度和流速等参数来控制纤维的直径和孔隙率。
新型生物材料在皮肤组织工程中的应用
新型生物材料在皮肤组织工程中的应用
随着生物科技的不断发展，新型生物材料正在被广泛地应用于多个领域，其中之一就是皮肤组织工程。皮肤是人体最大的器官，也是最易受外界环境影响的器官之一。皮肤受损后，常常需要进行修复和再生。传统的皮肤修复方法的效果一般，有时还会留下痕迹。而新型生物材料在皮肤组织工程中的应用，有望提供更有效、更自然的皮肤修复方法。
1. 新型生物材料的种类和特点
新型生物材料指的是那些能够被人体组织接受和吸收的材料。这些材料通常来源于人体自身或者其它的天然物质，也可以通过生物技术手段制造。在皮肤组织工程中，常用的新型生物材料有：人工皮肤、生物胶、纳米纤维材料等。
人工皮肤是一种由多个层次的细胞和生物材料构成的复合材料。它能够模拟人体皮肤的结构和功能，是目前最为成功的新型生物材料之一。生物胶则是由生物高分子物质制成的胶状材料，具有很好的生物相容性和可塑性。纳米纤维材料则是由高分子物质制成的纳米级纤维网格，具有极高的表面积和微孔，可用于细胞培养、组织修复等方面。
这些新型生物材料的共同特点是：环保、生物相容性好、可溶性等。这为它们在皮肤组织工程中的应用提供了一定的基础。
2. 新型生物材料在皮肤组织工程中的应用
2.1 人工皮肤
人工皮肤作为一种仿人体皮肤结构和功能的材料，已经被广泛地应用于各种皮肤缺损的修复和再生。人工皮肤不仅具有保护、感知、调节体温等多种功能，还能够促进新的皮肤细胞的生长和再生。这使得它成为一种非常成功的皮肤修复材料。
在将人工皮肤应用于皮肤组织工程中，需要将其分为三个层次：玻璃化层、表皮层和真皮层。玻璃化层是由多种生物材料组成的复合材料，主要起到固定和支撑的作用。表皮层则包含有多种细胞，能够模拟真实皮肤的角质层和棘层。真皮层则是由胶原蛋白、弹性纤维蛋白、黏多糖和微血管组成，能够模拟真实皮肤中真皮层的结构。这三层合起来，构成了完整的人工皮肤，能够优秀地修复各种皮肤缺损。
生物相容性组织支架促进再生机制
生物相容性组织支架促进再生机制
一、生物相容性组织支架概述
生物相容性组织支架是一种在组织工程领域中具有关键作用的材料。它旨在为细胞提供一个类似于体内生理环境的三维结构支撑，以促进组织的再生和修复。组织支架的设计和制造需要考虑多个方面的因素，包括材料的选择、结构的设计以及生物相容性的评估。
1. 材料选择
用于制造生物相容性组织支架的材料种类繁多。天然材料如胶原蛋白、壳聚糖等具有良好的生物相容性和生物降解性，它们与人体组织的成分相似，能够为细胞提供适宜的生长环境。胶原蛋白是细胞外基质的主要成分之一，它能够促进细胞的黏附、增殖和分化。壳聚糖则具有抗菌性能和良好的成膜性，可用于构建多种组织的支架。
合成材料如聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等也被广泛应用。这些材料具有可调节的物理化学性质，如降解速率、机械强度等。PLA具有良好的生物可降解性和机械性能，适用于构建硬组织如骨组织的支架。PCL则具有较慢的降解速率和良好的柔韧性，可用于构建软组织如血管、神经等的支架。
2. 结构设计
组织支架的结构对于细胞的生长和组织的再生至关重要。三维多孔结构是组织支架常见的设计形式。这种结构能够提供较大的表面积，有利于细胞的黏附和营养物质的扩散。孔隙的大小、形状和连通性都会影响细胞的行为。例如，较小的孔隙有利于细胞的黏附，而较大的孔隙则有利于营养物质的运输。
此外，支架的微观结构如纤维的排列方向也会影响细胞的取向和组织的形成。例如，在构建神经组织支架时，将纤维按照神经纤维的生长方向排列，可以引导神经细胞的生长和轴突的延伸。
3. 生物相容性评估
生物相容性是衡量组织支架是否适合用于人体的重要指标。它包括组织相容性和血液相容性两个方面。组织相容性是指支架材料与周围组织之间的相互作用，包括炎症反应、免疫反应等。良好的组织相容性意味着支架材料不会引起明显的炎症和免疫反应，能够与周围组织和谐共存。
血液相容性是指支架材料与血液之间的相互作用，包括凝血反应、血小板黏附等。在血管组织工程中，血液相容性尤为重要。如果支架材料引起凝血反应，可能会导致血管堵塞，影响组织的血液供应。
组织工程皮肤研究的临床应用：表皮与支架材料及其他
劢易震中旧组织工程研究与临床康砭掰74孝茹彬2010—01—08出版Jouma|ofcIinIcalRehablI{lat沁eTissueEngineeringResearchJanuary8．2010Vo|．14．No．2组织工程皮肤研究的临床应用：表皮与支架材料及其他《中国组织工程研究与r临床康复》杂志社学术部，辽宁省沈阳市110004文章导语：0组织工程学是生物工程领域的新兴学科，是目前医学界的研究热点．0利用组织工程的原理构建皮肤替代物．用于皮肤移植可以有效解决临床上皮肤缺损修复和供皮不足的难题。组织工程皮肤是最早应用于临床的组织工程产品．先后为自体表皮研究、异体表皮研究、复合皮肤替代物研究等，目前可用作皮肤替代物的产品有EpiceI、Integra、AUoDerm、Biobrane等．但均有不同缺陷而未得到普遍应用。0随着技术发展的开发．研制出与正常皮肤结构和功能相近的组织工程皮肤，为烧伤科和整形美容科提供理想的皮肤替代物将成为可能，0关键词：组织工程皮肤：人工皮肤：临床应用：组织构建：组织工程doj：10．3969n．jssn．1673—8225．2010．02．0270引言皮肤是人体最大的器官组织，是机体与外界环境接触的屏障，具有保护、分泌、代谢和感觉等重要的功能。当外界损伤或疾病等因素造成皮肤缺损时，可使屏障功能丧失，引起感染、水电解质失衡、免疫低下以及多脏器功能衰竭。组织工程皮肤是由细胞或细胞外基质或由两者共同结合组成的皮肤产品，是应用生命科学和工程学的原理与技术将种子细胞与适当的支架材料相结合构建出的用于修复、维护和改善损伤皮肤组织功能和形态的生物替代物。1表皮替代物的临床应用1．1自体表皮替代物的临床应用自体表皮替代物成为利用种子细胞进行体外扩建技术的第一个应用于实验和临床的产品。
图1EpIceI白体表皮膜片1981年，OIConnor等首次在体外培养出适于人自体表皮替代物的细胞片并应用于2例烧伤的肉芽创面上，培养的皮片附着良好，临床应用效果肯定。应用同样技术，美国GenzvmeTissueRepair公司成功生产出自体表皮膜片(Epicel)。培养自体表皮移植物的优，占、是能用少许自体皮肤提供大量可供移植的表皮膜片或细胞，能迅速恢复皮肤的屏障作用，并获得良好的功能和美学效果。缺点是耗306时长，细胞膜片菲薄易碎，难以操作，易感染和发生水泡，易于破溃，愈后创面收缩严重。1．2异体表皮替代物的临床应用由于细胞培养需要三四周，从而产生了表皮移植物培养不能与患者需求一致的矛盾，因此研究者通过异体表皮细胞进行扩建成预制的表皮替代物及时覆盖创面。体外扩增培养异体表皮的过程中，上皮中的朗格罕氏细胞逐渐丢失，因此形成的上皮表现为免疫惰性，异体移植可以存活。目前已有低温冻存的异体表皮替代物用于治疗慢性静脉性溃疡和面部皮肤磨削术后的创面。其优点就是及时覆盖创面，解决了上述矛盾。缺点同自体皮肤替代物。1．3自，异体表皮细胞混合膜片的临床应用为了使较少的自体表皮细胞能覆盖较大的创面，采用自，异体表皮细胞混合移植的方法，较好地达到了目的。虽然异体表皮细胞移植后只能在创面上做暂时存留，但他们合成与分泌的多种生长因子却能有效的促进自体表皮细胞的生长与扩增。1．4自体表皮细胞加载体的临床应用表皮细胞体外扩建培养成膜所需要的时间较长，为了缩短时间。Myyer等人将表皮细胞种植到生物膜载体上再行移植。这一技术的产物以“激光皮”为代表。“激光皮”(Laserskin)的载体是用半合成的透明质酸衍生物制成透明薄膜，用激光在膜上钻出许多透膜微孔，将膜置于培养皿中，种植表皮细胞后可发现表皮细胞在膜上方和下方形成克隆，然后将膜从培养皿中取出，转移至受皮区。这种膜还有优点就是用于刨面时不需翻转和随后的细胞重新定位，而且透明质酸能促进细胞的移动、增生和血管形成。1．5表皮千细胞膜片的临床应用Po．B0x1200．shenyang110004cn．zg|cI(}．com学术部．组织I程皮虢研究的|鼯寐陂甬：表瘦s支架材料及其他短k死露～勰矾哪现已证明表皮包含有3种细胞：干细胞、暂时放大细胞和终末分化细胞。其中干细胞和暂时放大细胞具有增值能力，因此在表皮修复中起主要作用。但是表皮干细胞在皮肤总的比例很低，且体外分离培养、纯化及在培养中如何维持其为分化状态等关键性的技术问题上有待于进一步完善，因此正处于实验室阶段。2支架材料的临床应用表皮细胞膜片移植临床应用创面愈合后基底膜不完整，且创面易呈瘢痕愈合，产生挛缩畸形，严重影响愈合后的功能与外观，分析其主要原因之一是缺乏真皮支架。缺乏IV型胶原7一s位点和锚着纤维，为克服上述缺点，研究者应用利于表皮细胞生长的基质如异体(种)无细胞真皮基质、透明质酸膜、胶原、硫酸软骨素等做为支架材料从而覆盖创面。支架材料分为天然的支架材料和合成的支架材料。2，1脱细胞真皮基质(ADM)的临床应用1995年，Livesey等首先报道制成脱细胞真皮基质，Wainwright等行异体移植用于烧伤患者III度创面的覆盖取得成功。在国外已经有成熟的产品上市，由美国LifecelI公司推出来源于尸体皮的脱细胞的异体真皮AlIoderm，经通过FDA验证进行了商品化生产，成为商品化的组织工程产品。但是，由于异体脱细胞真皮基质取自尸体皮，来源有限，价格昂贵，并且还具有传播病毒的危险，限制了其应用。国外对脱细胞真皮基质仍持有审慎的态度，但国内已过渡到r临床应用上。
组织工程在皮肤再生中的应用研究
组织工程在皮肤再生中的应用研究
皮肤是人体最大的器官，它不仅起到了保护身体内部组织和器官的作用，还参与了体温调节、感知外界刺激等重要生理过程。然而，由于烧伤、创伤、慢性疾病等原因导致的皮肤损伤和缺失，给患者带来了巨大的痛苦和生活不便。传统的皮肤修复方法，如自体皮肤移植、异体皮肤移植等，存在着供体不足、免疫排斥等问题。组织工程的出现为皮肤再生提供了新的思路和方法，成为了近年来生物医学领域的研究热点之一。
组织工程是一门融合了生物学、工程学和医学的交叉学科，旨在通过构建生物活性材料、细胞和生物因子的三维复合体系，模拟体内组织的微环境，促进受损组织的再生和修复。在皮肤再生领域，组织工程的应用主要包括以下几个方面：
一、支架材料的选择和设计
支架材料是组织工程皮肤的重要组成部分，它为细胞的生长、迁移和分化提供了支撑和引导作用。理想的支架材料应具有良好的生物相容性、生物可降解性、孔隙率和机械性能。目前，常用于皮肤组织工程的支架材料主要包括天然高分子材料（如胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸等）和合成高分子材料（如聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯等）。
天然高分子材料具有良好的生物相容性和细胞亲和性，但机械性能较差，降解速度难以控制。合成高分子材料则具有较好的机械性能和可调控的降解速度，但生物相容性相对较差。为了克服单一材料的局限性，研究人员常常采用复合的方法，将天然高分子材料和合成高分子材料结合起来，制备出性能更加优越的支架材料。例如，将胶原蛋白和聚乳酸复合，可以提高支架材料的机械强度和稳定性，同时保持良好的生物相容性。
此外，支架材料的孔隙率和孔径大小也对细胞的生长和组织的形成有着重要影响。高孔隙率和适当孔径大小的支架材料有利于细胞的黏附、增殖和营养物质的交换。研究人员通过各种方法，如静电纺丝、相分离、气体发泡等，来制备具有合适孔隙结构的支架材料。
二、种子细胞的来源和培养
种子细胞是组织工程皮肤的核心成分，它们负责合成和分泌细胞外基质，最终形成新的皮肤组织。在皮肤组织工程中，常用的种子细胞包括角质形成细胞、成纤维细胞、内皮细胞等。