組織工程支架材料研究進展

1、組織工程支架材料研究進展組織工程學(xué)1支架材料的研究進展2重點突破3展望4組織工程學(xué)組織工程學(xué)美國國家科學(xué)基金會1987年正式提出和確定一門正在興起的新興學(xué)科在培養(yǎng)基中的人造膀胱組織結(jié)構(gòu)組織胚胎學(xué)遺傳學(xué)臨床醫(yī)學(xué)材料學(xué)組織工程學(xué)組織工程學(xué)華裔科學(xué)家領(lǐng)頭嘗試用人造子宮孕育生命 組織工程學(xué)組織工程學(xué)骨骼骨骼 角角 膜膜 皮膚皮膚 內(nèi)臟器官內(nèi)臟器官 組織工程學(xué)組織工程學(xué)醫(yī)療應(yīng)用醫(yī)療應(yīng)用 一切生物組織最基本的結(jié)構(gòu)一切生物組織最基本的結(jié)構(gòu)單位。單位。用于支撐細胞成長為一個完用于支撐細胞成長為一個完整的組織的框架材料。整的組織的框架材料。 用于引導(dǎo)和協(xié)調(diào)組織內(nèi)細胞用于引導(dǎo)和協(xié)調(diào)組織內(nèi)細胞活動的各種方法活動的各

2、種方法 。組織工程學(xué)組織工程學(xué)三三要要素素支架材料的研究進展支架材料的研究進展細胞支架：細胞支架： 為細胞增殖營造環(huán)境，隨著細胞的增殖而逐漸為細胞增殖營造環(huán)境，隨著細胞的增殖而逐漸降解、消失，將空間讓位于細胞，使所形成的組織降解、消失，將空間讓位于細胞，使所形成的組織和器官具有與細胞支架相似的幾何形狀。和器官具有與細胞支架相似的幾何形狀。 生物可降解性生物可降解性 生物相容性、親和性生物相容性、親和性 可加工性可加工性 抗凝血性抗凝血性 力學(xué)性能力學(xué)性能 可消毒性可消毒性 基本性能基本性能支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展 去有機溶劑去有機溶劑 多孔支架多

3、孔支架 表面修飾表面修飾 支架材料的研究進展支架材料的研究進展 骨組織骨組織 軟骨組織軟骨組織 血管組織血管組織 其他器官組織其他器官組織 支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展骨組織骨組織工程支工程支架材料架材料天然生物材料天然生物材料人工合成材料人工合成材料無機材料無機材料有機高分子材料有機高分子材料膠原、珊瑚、藻酸鹽、幾丁質(zhì)、膠原、珊瑚、藻酸鹽、幾丁質(zhì)、氨基葡萄糖、脫鈣骨基質(zhì)、骨基氨基葡萄糖、脫鈣骨基質(zhì)、骨基質(zhì)明膠質(zhì)明膠L-聚乳酸、聚乙聚乳酸、聚乙醇酸、聚原酸酯醇酸、聚原酸酯等等生物活性玻璃陶瓷、生物活性玻璃陶瓷、羥基

4、磷灰石、磷酸三羥基磷灰石、磷酸三鈣等鈣等復(fù)合材料用于骨組織工程支架材料方面顯出巨大潛力復(fù)合材料用于骨組織工程支架材料方面顯出巨大潛力支架材料的研究進展支架材料的研究進展骨組織支架骨組織支架制備方法制備方法溶液澆注溶液澆注/ /粒子瀝濾法粒子瀝濾法熱致相分離熱致相分離/ /凍干法凍干法發(fā)泡法發(fā)泡法冷凍萃取和冷凍膠凝法冷凍萃取和冷凍膠凝法三維打印法三維打印法熔融沉積模型法熔融沉積模型法孔徑可控孔徑可控良好的內(nèi)部連接，開放式孔結(jié)構(gòu)良好的內(nèi)部連接，開放式孔結(jié)構(gòu)無有機溶劑殘留無有機溶劑殘留是凍干法的改進，可減少時耗、是凍干法的改進，可減少時耗、能耗，減少有機溶劑殘留能耗，減少有機溶劑殘留應(yīng)用計算機軟件技

5、術(shù)應(yīng)用計算機軟件技術(shù) 雖然骨組織工程支架產(chǎn)品離理想的要求、臨床普及應(yīng)用、工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)還很遙遠，但隨著骨組織工程及其相關(guān)領(lǐng)域研究的深入和進步，骨組織工程支架的研究將會具有突破性的進展。支架材料的研究進展支架材料的研究進展 近年來，模仿天然骨的成分及結(jié)構(gòu)特征，運用仿生學(xué)原理和納米自組裝技術(shù)制備有機/無機納米復(fù)合材料，并將多肽、生長因子、基因等特定分子識別信號固定在材料外表，對其進行分子設(shè)計和生化處理，研制成新一代有特定結(jié)構(gòu)和功能的仿生“智能骨組織工程支架材料是當(dāng)今骨組織工程學(xué)研究的前沿課題。支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展 1977 年，年，Green成

6、功別離培養(yǎng)軟骨細胞成功別離培養(yǎng)軟骨細胞,并嘗試與脫并嘗試與脫鈣骨支架材料聯(lián)合培養(yǎng)，成為軟骨組織工程開展的開端。鈣骨支架材料聯(lián)合培養(yǎng)，成為軟骨組織工程開展的開端。軟骨組織軟骨組織支架材料支架材料天然高分子天然高分子支架材料支架材料人工合成材料人工合成材料復(fù)合材料復(fù)合材料藻酸鹽、纖維素、殼聚糖、膠原、硫酸藻酸鹽、纖維素、殼聚糖、膠原、硫酸軟骨素、明膠、纖維蛋白以、透明質(zhì)酸軟骨素、明膠、纖維蛋白以、透明質(zhì)酸聚乙二醇、聚乙烯、多肽、聚乳酸、聚聚乙二醇、聚乙烯、多肽、聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乳酸羥基乙酸、聚乳酸明膠明膠- -硫酸軟骨素硫酸軟骨素- -透明質(zhì)酸鈉、殼聚糖透明質(zhì)酸鈉、殼聚糖- -明膠、羥基磷灰

7、石明膠、羥基磷灰石- -膠原膠原- -透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展軟骨組軟骨組織支架織支架復(fù)合支架復(fù)合支架形狀改良和表形狀改良和表面修飾的支架面修飾的支架可注射支架可注射支架仿生支架仿生支架利用材料間的不同特性復(fù)合成具有優(yōu)于單利用材料間的不同特性復(fù)合成具有優(yōu)于單一支架材料的新型支架材料，在親水性、一支架材料的新型支架材料，在親水性、細胞親和力、韌性、強度方面均有所提高。細胞親和力、韌性、強度方面均有所提高。解決材料容易降解、不易成型、親水性差、解決材料容易降解、不易成型、親水性差、細胞吸附率低等問題該方法對材料工程學(xué)細胞吸附率低等問題

8、該方法對材料工程學(xué)的要求更高的要求更高,需要多學(xué)科合作共同完成。需要多學(xué)科合作共同完成。室溫下呈液態(tài)，在一定條件作用下室溫下呈液態(tài)，在一定條件作用下, ,發(fā)生相發(fā)生相轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變, ,形成凝膠支架。但植入后降解過程不形成凝膠支架。但植入后降解過程不夠穩(wěn)定、機械強度不夠理想。夠穩(wěn)定、機械強度不夠理想。具有類細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的納米纖維結(jié)具有類細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的納米纖維結(jié)構(gòu)支架。成分、結(jié)構(gòu)與軟骨細胞外基質(zhì)越接構(gòu)支架。成分、結(jié)構(gòu)與軟骨細胞外基質(zhì)越接近，越易維持軟骨細胞的生長與穩(wěn)定。近，越易維持軟骨細胞的生長與穩(wěn)定。 迄今為止，尚未找到一種完全理想的軟骨支架，因此，一方面需要進一步努力探尋具有良好的

9、生物相容性、生物可降解性、無免疫原性、良好的可塑性的軟骨支架材料；另一方面可對現(xiàn)有的軟骨支架材料進行外表修飾改性，促進其吸附軟骨細胞，分泌蛋白多糖和膠原基質(zhì)等，為軟骨細胞生長提供一個良好的微環(huán)境。支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展具有或模擬體內(nèi)具有或模擬體內(nèi)血管壁內(nèi)、中、血管壁內(nèi)、中、外三層結(jié)構(gòu)外三層結(jié)構(gòu)生物相容性，無生物相容性，無血栓，無免疫排血栓，無免疫排斥反應(yīng)斥反應(yīng)具生物學(xué)特性，具生物學(xué)特性，對藥物刺激有舒對藥物刺激有舒縮反應(yīng)縮反應(yīng)具血管力學(xué)特性，具血管力學(xué)特性，粘彈性，承受一定粘彈性，承受一定壓力壓力支架材料的研究進展支架材料的研究進展組織工程血管

10、應(yīng)具備條件：組織工程血管應(yīng)具備條件：支架材料的研究進展支架材料的研究進展血管組織血管組織支架材料支架材料強度、降解速度、微結(jié)強度、降解速度、微結(jié)構(gòu)和滲透性均可在生產(chǎn)構(gòu)和滲透性均可在生產(chǎn)過程中進行控制過程中進行控制天然材料天然材料人工合成高分人工合成高分子生物材料子生物材料包含有生物信息包含有生物信息( (如特殊的氨如特殊的氨基酸序列基酸序列) )，可促進細胞吸附，可促進細胞吸附或使細胞保留分化功能或使細胞保留分化功能在 高 分 子 材在 高 分 子 材料 中 引 入 天料 中 引 入 天然 材 料 的 生然 材 料 的 生物學(xué)功能物學(xué)功能, ,制制備 組 織 工 程備 組 織 工 程仿生材料仿

11、生材料, ,是是組 織 工 程 新組 織 工 程 新一 代 支 架 材一 代 支 架 材料 研 究 的 重料 研 究 的 重要內(nèi)容。要內(nèi)容。PLAPGA 常用材料常用材料 具有良好生物相容性、生物可降解性、降解具有良好生物相容性、生物可降解性、降解可調(diào)性，而且可以誘導(dǎo)某些基因的上調(diào)轉(zhuǎn)錄可調(diào)性，而且可以誘導(dǎo)某些基因的上調(diào)轉(zhuǎn)錄支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展 組織工程血管近年來開展迅速，但它依然面臨許多嚴峻的問題，例如，植入機體后有沒有炎癥反響，找到適宜的支架材料機械強度、降解速率和組織形成速率三者之間的最正確平衡點，如何

12、開發(fā)具有良好生物活性和對人體又無損害的生物材料等，而所選取的支架材料在很大程度上決定了組織工程化血管性能。 到目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)一種很理想的血管支架材料。雖然現(xiàn)在天然生物材料成為研究的熱點, 但是物理機械性能并不能很好地符合支架要求，這就迫切需要新材料的出現(xiàn), 來更好的滿足組織化血管支架的要求，到達修復(fù)和重建的目的。支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展支架材料的研究進展心臟心臟 神經(jīng)神經(jīng) 肝臟肝臟 皮膚皮膚 耳朵耳朵organs所面臨的挑戰(zhàn)所面臨的挑戰(zhàn)支持原位組織工程支持原位組織工程材料的選擇與加工材料的選擇與加工通透性與力學(xué)強度通透性與力學(xué)強度適合個性化治療適合個性化治療臨床治療為導(dǎo)向臨床治療為導(dǎo)向仿生特性仿生特性重點突破重點突破展望展望 組織工程最終的目標是內(nèi)部器官，包括心臟、肝臟等能