心肌组织工程治疗心肌梗塞的研究进展 ppt课件
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心肌组织工程治疗心肌梗塞的研究 进展
主讲内容
心肌梗塞研究意义
心肌梗塞的简介 心肌梗塞的治疗手段
问题与展望
研究意义
心血管疾病 是美国排名 第一位的死 亡原因
冠心病占心 血管疾病死 亡病例的 54%
心肌梗塞是 冠心病的主 要死亡原因
我国的情况
人口老龄化 生活压力大
心肌梗塞
心肌梗塞
支架的制备
M. M. Stevens et al., Science 310, 1135 -1138 (2005)
Published by AAAS
支架的制备
10m
纳米纤维的制备技术 自组装 静电纺 相分离
自组装
静电纺
赵仕芳的ppt的超链接.swf
功能型支架
仅有支架并不能满足细胞的生长、分化，还需加入 一些功能基团，如细胞生长因子，即形成功能型支架。
Protein
Collagen, Gelatin, Silk, fibrinogen
Polysaccharides
HA , chitosan, cellulose, starch
Polynucleotides
DNA (Dexyribonucleic acids) RNA (Ribonucleic acids)
Coaxial electrospinning
Core-shell Nanofibers
Growth Factors
Cells
构建的方法
直接在人工或天然材料上种植心肌细胞
无有形支架材料，在可溶的基质材料中培养心肌细胞形成 心肌样组织
通过叠加单层心肌细胞组成组织工程心肌
支架与细胞混合物体内注射
注：心肌受损后，会引起机体的应答机 制， 通过两方面来进行修复：
பைடு நூலகம்
心脏中存在极少量的心肌干细胞，它可 以分化为心肌干细胞。 心肌损伤后，机体会动员骨髓间质干细 胞迁移至受损心肌处，然后骨髓间质干 细胞在此分化成心肌细胞。即骨髓间质 干细胞的归巢现象。
但这两种修复的作用是微乎其微的， 在损伤后，他们的修复是杯水车薪。所 以，一般认为心肌细胞是不能再生的。
～80000个心肌 细 胞只有1个干细胞
心肌细胞
相对于心肌干细胞易于获得，
伦理、免疫排斥问
改进胚胎干细胞
自体细胞核 自体细胞核 移入去核卵细胞 去核卵细胞 胚胎 胚胎干细胞
改进骨髓间质干细胞
骨髓间质干细胞 精确的纯化分离 骨髓源性心肌干细胞
心肌组织工程的支架
为心肌细胞提供具有三维多孔立体结构的基本框架和代谢 场所，以利于心肌细胞黏附、增殖、分化、生长，以及心 肌细胞的营养及氧气进入和代谢产物排除，同时也有利于 血管和神经的长入。 为心肌细胞提供一个具有一定机械强度的骨架，利于引导 心肌组织向预期形态生长。
心肌组织工程支架
人工合成的聚合物
支架材料
天然聚合物
可溶性基质材料
支架制备
Synthesis polymers
PGA [poly(glycolic acid)]
PLLA[poly(L-lactic acid)] PCL[poly(ε-caprolactone)] Polyurethane
Natural polymers
新的治疗手段
心肌组织工程：细胞和支架在体外构建成 三维结构，再移植入体内。
心肌组织工程
种子细胞
心肌组织工程
人工支架
构建方式
种子细胞（移植细胞）
胚胎干细胞 自体心肌细胞 造血干细胞 骨髓间质干细胞 单个核细胞
种 子 细 胞
成体干细胞
骨髓干细胞 心肌干细胞
骨骼肌成肌细胞 心肌细胞 胚胎或新生儿
平滑肌细胞
种子细胞比较表
细胞类型
胚胎干细胞
优点
可在体外大量扩增，理论上可 分化为人体所有组织
缺点 伦理、免疫排斥、
定向诱导分化问题 转化为心肌比率非 常低（﹤0.02%） 数量少，每32000
骨髓间质干 细胞
易于自体获得、体外扩增、 5-氮胞苷可诱导其定向分化
心肌干细胞
自体原位心肌干细胞，便于迁 移、增殖
药物治疗 治 疗 手 段
缓解动脉粥样硬化，增加血液供 应
溶栓治疗
仅能防止梗死区扩大，增加血液 供应
介入治疗
这些手段仅能挽救频临死亡的细胞，却不 能促进心肌细胞再生。
心肌细胞几乎不能再生
损伤发生，细胞坏死
心肌细胞数量大量减少
心室重构
心力衰竭 死亡
新的治疗手段
细胞移植：心脏功能有一定改善，但由于 心肌梗塞后局部组织缺血缺氧，从而移 植细胞的存活、分化率低。
心肌梗塞：指心肌的缺血性坏死，为在 冠状动脉病变的基础上，冠状动脉的血 流急剧减少或中断，使相应的心肌出现 严重而持久地急性缺血，最终导致心肌 的缺血性坏死。
原因：多数是冠状动脉粥样硬化斑块或在 此基础上血栓形成，造成血管管腔堵塞 所致。
目前治疗手段的分析
血管紧张素酶抑制剂 血管扩张 可促进
可注射
问题与展望
在缺血、缺氧环境下，移植细胞难以存活
干细胞难以高效地定向分化
移植细胞要与组织细胞取向一样 移植细胞要与组织细胞一起收缩
展望
尽管目前心肌组织工程化仍有许多悬而未决的问题， 但这些问题必将随着组织工程和相关学科的共同发展而最 终解决，心肌组织工程也最终能有效地应用于临床，并在 将来对心血管医学和大众的健康带来巨大影响。
应用复合材料的原理和方法，将两种或两种以上具有互 补特性的生物材料，设计构造出能够满足不同组织器官组 织工程制备技术所需的结构与性能优化的三维支架复合材 料，最终应用于组织工程。
Chitosan-PLA complex
Chitosan-gelatin complex
组织工程的各种支架
支架的制备
主讲内容
心肌梗塞研究意义
心肌梗塞的简介 心肌梗塞的治疗手段
问题与展望
研究意义
心血管疾病 是美国排名 第一位的死 亡原因
冠心病占心 血管疾病死 亡病例的 54%
心肌梗塞是 冠心病的主 要死亡原因
我国的情况
人口老龄化 生活压力大
心肌梗塞
心肌梗塞
支架的制备
M. M. Stevens et al., Science 310, 1135 -1138 (2005)
Published by AAAS
支架的制备
10m
纳米纤维的制备技术 自组装 静电纺 相分离
自组装
静电纺
赵仕芳的ppt的超链接.swf
功能型支架
仅有支架并不能满足细胞的生长、分化，还需加入 一些功能基团，如细胞生长因子，即形成功能型支架。
Protein
Collagen, Gelatin, Silk, fibrinogen
Polysaccharides
HA , chitosan, cellulose, starch
Polynucleotides
DNA (Dexyribonucleic acids) RNA (Ribonucleic acids)
Coaxial electrospinning
Core-shell Nanofibers
Growth Factors
Cells
构建的方法
直接在人工或天然材料上种植心肌细胞
无有形支架材料，在可溶的基质材料中培养心肌细胞形成 心肌样组织
通过叠加单层心肌细胞组成组织工程心肌
支架与细胞混合物体内注射
注：心肌受损后，会引起机体的应答机 制， 通过两方面来进行修复：
பைடு நூலகம்
心脏中存在极少量的心肌干细胞，它可 以分化为心肌干细胞。 心肌损伤后，机体会动员骨髓间质干细 胞迁移至受损心肌处，然后骨髓间质干 细胞在此分化成心肌细胞。即骨髓间质 干细胞的归巢现象。
但这两种修复的作用是微乎其微的， 在损伤后，他们的修复是杯水车薪。所 以，一般认为心肌细胞是不能再生的。
～80000个心肌 细 胞只有1个干细胞
心肌细胞
相对于心肌干细胞易于获得，
伦理、免疫排斥问
改进胚胎干细胞
自体细胞核 自体细胞核 移入去核卵细胞 去核卵细胞 胚胎 胚胎干细胞
改进骨髓间质干细胞
骨髓间质干细胞 精确的纯化分离 骨髓源性心肌干细胞
心肌组织工程的支架
为心肌细胞提供具有三维多孔立体结构的基本框架和代谢 场所，以利于心肌细胞黏附、增殖、分化、生长，以及心 肌细胞的营养及氧气进入和代谢产物排除，同时也有利于 血管和神经的长入。 为心肌细胞提供一个具有一定机械强度的骨架，利于引导 心肌组织向预期形态生长。
心肌组织工程支架
人工合成的聚合物
支架材料
天然聚合物
可溶性基质材料
支架制备
Synthesis polymers
PGA [poly(glycolic acid)]
PLLA[poly(L-lactic acid)] PCL[poly(ε-caprolactone)] Polyurethane
Natural polymers
新的治疗手段
心肌组织工程：细胞和支架在体外构建成 三维结构，再移植入体内。
心肌组织工程
种子细胞
心肌组织工程
人工支架
构建方式
种子细胞（移植细胞）
胚胎干细胞 自体心肌细胞 造血干细胞 骨髓间质干细胞 单个核细胞
种 子 细 胞
成体干细胞
骨髓干细胞 心肌干细胞
骨骼肌成肌细胞 心肌细胞 胚胎或新生儿
平滑肌细胞
种子细胞比较表
细胞类型
胚胎干细胞
优点
可在体外大量扩增，理论上可 分化为人体所有组织
缺点 伦理、免疫排斥、
定向诱导分化问题 转化为心肌比率非 常低（﹤0.02%） 数量少，每32000
骨髓间质干 细胞
易于自体获得、体外扩增、 5-氮胞苷可诱导其定向分化
心肌干细胞
自体原位心肌干细胞，便于迁 移、增殖
药物治疗 治 疗 手 段
缓解动脉粥样硬化，增加血液供 应
溶栓治疗
仅能防止梗死区扩大，增加血液 供应
介入治疗
这些手段仅能挽救频临死亡的细胞，却不 能促进心肌细胞再生。
心肌细胞几乎不能再生
损伤发生，细胞坏死
心肌细胞数量大量减少
心室重构
心力衰竭 死亡
新的治疗手段
细胞移植：心脏功能有一定改善，但由于 心肌梗塞后局部组织缺血缺氧，从而移 植细胞的存活、分化率低。
心肌梗塞：指心肌的缺血性坏死，为在 冠状动脉病变的基础上，冠状动脉的血 流急剧减少或中断，使相应的心肌出现 严重而持久地急性缺血，最终导致心肌 的缺血性坏死。
原因：多数是冠状动脉粥样硬化斑块或在 此基础上血栓形成，造成血管管腔堵塞 所致。
目前治疗手段的分析
血管紧张素酶抑制剂 血管扩张 可促进
可注射
问题与展望
在缺血、缺氧环境下，移植细胞难以存活
干细胞难以高效地定向分化
移植细胞要与组织细胞取向一样 移植细胞要与组织细胞一起收缩
展望
尽管目前心肌组织工程化仍有许多悬而未决的问题， 但这些问题必将随着组织工程和相关学科的共同发展而最 终解决，心肌组织工程也最终能有效地应用于临床，并在 将来对心血管医学和大众的健康带来巨大影响。
应用复合材料的原理和方法，将两种或两种以上具有互 补特性的生物材料，设计构造出能够满足不同组织器官组 织工程制备技术所需的结构与性能优化的三维支架复合材 料，最终应用于组织工程。
Chitosan-PLA complex
Chitosan-gelatin complex
组织工程的各种支架
支架的制备