生物材料組織工程學(xué)概述演示文稿

生物材料組織工程學(xué)概述演示文稿本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第1頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分（優(yōu)選）生物材料組織工程學(xué)概述本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第2頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分從機(jī)體內(nèi)獲得少量的活體組織將擴(kuò)增的細(xì)胞與具有良好生物相容性、可降解和可吸收的生物材料按一定比例混合，使其粘附在生物材料上形成細(xì)胞-材料復(fù)合物用特殊的酶將細(xì)胞（種子細(xì)胞）從組織中分離出來(lái)并在體外進(jìn)行培養(yǎng)擴(kuò)增將該復(fù)合物植入機(jī)體的組織或器官病損部位，隨著生物材料在體內(nèi)逐漸被降解和吸收，植入的細(xì)胞在體內(nèi)不斷增殖并分泌細(xì)胞外基質(zhì)，最終形成相應(yīng)的組織或器官2.定義：

運(yùn)用工程科學(xué)和生命科學(xué)的原理及方法，從根本上認(rèn)識(shí)正常和病理的哺乳動(dòng)物組織和結(jié)構(gòu)功能的關(guān)系，并研究生物學(xué)的替代物，以恢復(fù)、維持和改進(jìn)組織的生物替代物。3.基本原理本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第3頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分組織工程研究的基本原理及方法：(1)、直接移植或體外器官制作的桿細(xì)胞培養(yǎng)(2)、研制生物相容性好，能為細(xì)胞生成、增殖提供三維空間的生物材料支架(3)、種植形成細(xì)胞-生物材料復(fù)合物，植入機(jī)體病損部位(4)、材料降解，細(xì)胞增殖，形成新的組織和器官本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第4頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分種子細(xì)胞＋可降解的生物材料＋細(xì)胞外基質(zhì)有生命的組織或器官修復(fù)缺損組織重建功能體外構(gòu)建植入體內(nèi)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第5頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分2.組織工程的三要素假體支架種子細(xì)胞生長(zhǎng)因子本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第6頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分1.種子細(xì)胞

種子細(xì)胞是組織工程研究的基礎(chǔ)，也是制約組織工程發(fā)展的瓶頸。

主要原因：

許多組織細(xì)胞（如軟骨細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞）的供體來(lái)源和擴(kuò)增能力均非常有限，無(wú)法通過(guò)取少量組織體外擴(kuò)增細(xì)胞來(lái)構(gòu)建大塊組織，很難實(shí)現(xiàn)“小損傷修復(fù)大缺損”的組織工程基本設(shè)想。

干細(xì)胞來(lái)源廣，增殖力強(qiáng)，又能定向誘導(dǎo)分化為多種目的細(xì)胞并形成相應(yīng)組織，因此，應(yīng)用干細(xì)胞能夠?qū)崿F(xiàn)“小損傷修復(fù)大缺損”的基本設(shè)想，這為解決組織工程種子細(xì)胞問(wèn)題提供了良好機(jī)遇。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第7頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分

種子細(xì)胞包括組織細(xì)胞和干細(xì)胞，組織細(xì)胞包括：

種子細(xì)胞來(lái)源

（1）病人的自體細(xì)胞；最佳的細(xì)胞來(lái)源是病人的自體細(xì)胞，將其進(jìn)行體外一定數(shù)量的擴(kuò)增后用于組織工程研究。由于自體細(xì)胞具有體內(nèi)移植后不引起免疫排斥反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因此受到研究人員的廣泛青睞，是目前組織工程研究中應(yīng)用最為廣泛的一種細(xì)胞來(lái)源。盡管如此，自體細(xì)胞作為種子細(xì)胞來(lái)源也存在明顯局限性，如自體細(xì)胞來(lái)源有限，在體外難以大量擴(kuò)增，并且存在去分化現(xiàn)象等。

（2）動(dòng)物的異種細(xì)胞

本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第8頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分干細(xì)胞人胚胎干細(xì)胞和組織干細(xì)胞的研究進(jìn)展為從根本上解決制約組織工程的細(xì)胞問(wèn)題提供了可能。到目前為止,將胚胎干細(xì)胞分化而來(lái)的定向細(xì)胞用于治療的實(shí)驗(yàn)已有報(bào)道,如將由胚胎干細(xì)胞衍化而來(lái)的少突神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞移植到骨髓鞘缺陷型(ｍｙｅｌｉｎ-ｄｅｆｉｃｉｅｎｔＭＤ)大鼠胚胎的大腦腦室中,這些細(xì)胞會(huì)廣泛分布,并形成髓鞘環(huán)繞在宿主的神經(jīng)軸突周圍。髓鞘缺陷型大鼠是人類遺傳性髓鞘疾病的模型,進(jìn)一步的工作便將衍化膠質(zhì)細(xì)胞移植至動(dòng)物模型的骨髓,發(fā)現(xiàn)髓鞘生長(zhǎng)良好。這些實(shí)驗(yàn)都為將來(lái)人類疾病的攻克奠定基礎(chǔ)。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第9頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分干細(xì)胞按來(lái)源來(lái)分：（1）胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcells，ES）

胚胎干細(xì)胞的分化和增殖構(gòu)成動(dòng)物發(fā)育的基礎(chǔ)，即由單個(gè)受精卵發(fā)育成為具有各種組織器官的個(gè)體；

（2）成體干細(xì)胞（Adultstemcells

）成體干細(xì)胞的進(jìn)一步分化是成年動(dòng)物體內(nèi)組織和器官修復(fù)再生的基礎(chǔ)。

本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第10頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分種子細(xì)胞的分離和培養(yǎng)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第11頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分為支架材料提供生命源泉、并能形成組織的功能細(xì)胞稱為種子細(xì)胞。依據(jù)其來(lái)源可分為自體、同種異體和異種細(xì)胞。自體細(xì)胞可由活檢或穿刺所得到的組織進(jìn)行分離培養(yǎng),獲得所需要的功能細(xì)胞;同種異體細(xì)胞主要來(lái)自胚胎、新生兒和成體組織;異種細(xì)胞主要來(lái)自于豬、牛等動(dòng)物。其中干細(xì)胞研究最為突出。種子細(xì)胞的作用本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第12頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分2.支架1）定義

能與組織活體細(xì)胞結(jié)合并能植入生物體的三維結(jié)構(gòu)體2）支架材料最基本的特征與活體細(xì)胞直接結(jié)合：羥基磷灰石（HAP）、聚乳酸（PLA）、聚羥基乙酸（PGA）網(wǎng)、尼龍網(wǎng)與生物系統(tǒng)結(jié)合：植入生物體的組織工程化軟骨、骨、肌腱、牙、肺、肝、腎等組織與機(jī)體的結(jié)合具備細(xì)胞相容性和組織相容性（統(tǒng)稱生物相容性）本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第13頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分3）支架材料材料：鈣磷材料、多聚物（合成的和自然的）要求：微孔結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、可降解、力學(xué)性能作用：在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)缺損部位的強(qiáng)度；阻礙周圍組織長(zhǎng)入；作為體外接種的細(xì)胞在體內(nèi)擴(kuò)增和增殖的支架；利用與細(xì)胞整合素以及受體的相互作用，作為一種可溶的細(xì)胞功能調(diào)節(jié)因子；作為細(xì)胞、生長(zhǎng)因子和基因的生物載體。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第14頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分細(xì)胞支架材料(多孔磷酸三鈣生物陶瓷材料)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第15頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分3.生長(zhǎng)因子1）定義

在細(xì)胞間傳遞信息并對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)具有調(diào)節(jié)功能的一些多肽類物質(zhì)，它可以促進(jìn)或者抑制細(xì)胞的增殖、分化、遷移和基因的表達(dá)。2）分類

按受體的結(jié)構(gòu)分類，成纖細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）、表皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子（EGF）和肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（HGF）等3）將生長(zhǎng)因子用于組織工程技術(shù)中時(shí)，有兩種不同的方式：生長(zhǎng)因子直接復(fù)合到支架上或者在支架構(gòu)建之后再與其符合；在支架上同時(shí)移植能分泌生長(zhǎng)因子的細(xì)胞。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第16頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分3.組織工程研究方法1）研究的核心內(nèi)容：合適的種子細(xì)胞來(lái)源、可供細(xì)胞粘附生長(zhǎng)的生物支架或細(xì)胞外基質(zhì)、用于促進(jìn)組織再生長(zhǎng)因子和組織的相容性等問(wèn)題。2）利用組織工程方法生成活體替代組織或器官常可使用三種策略，可根據(jù)目標(biāo)組織或器官而定。細(xì)胞分離體外培養(yǎng)擴(kuò)增種植到多孔支架植入缺損部位生物活性肽多孔支架策略2策略1微結(jié)構(gòu)策略3生物過(guò)程本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第17頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分4.組織工程相關(guān)生物材料組織工程相關(guān)的生物生物材料主要有兩種：天然的材料：膠原合成聚合物：開始于20世紀(jì)80年代中期優(yōu)點(diǎn)：1）生物相容性2）可復(fù)制性3）可生物降解4）通過(guò)與多聚物結(jié)構(gòu)一體化來(lái)連續(xù)地輸送營(yíng)養(yǎng)和激素本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第18頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分材料典型應(yīng)用聚二甲基硅氧烷，硅彈性體（PDMS）導(dǎo)尿管心臟瓣膜膜式氧合器、藥物釋放載體腦積水分流管乳房、陰莖和睪丸假體聚氨酯（PEU）導(dǎo)尿管心臟起搏器人工心臟和心室輔助裝置聚四氟乙烯（PTFE）心臟瓣膜人造血管面部植入物膜式氧合器腦積水分流管導(dǎo)尿管和縫合線表

可用于組織工程的聚合物材料本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第19頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分聚乙烯（PU）關(guān)節(jié)置換假體導(dǎo)尿管聚砜（PSu）心臟瓣膜陰莖假體聚甲基丙烯酸甲酯（pMMA）義齒人工晶狀體骨折固定用骨水泥聚甲基丙烯酸羥乙酯（pHEMA）導(dǎo)尿管角膜接觸鏡聚丙烯腈（PAN）透析膜聚酰胺透析膜縫合線聚丙烯（PP）縫合線血漿分離膜聚氯乙烯（PVC）血袋血漿分離膜本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第20頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）藥物釋放載體聚乳酸、聚羥基乙酸、聚乳酸-羥基乙酸（PLA、PGA、PLGA）縫合線藥物釋放載體縫合線藥物釋放載體聚苯乙烯（PS）組織培養(yǎng)瓶聚乙烯吡咯烷酮（PVP）血液代用品聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET）人工心臟人造血管羥基磷灰石骨修復(fù)膠原人工皮膚本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第21頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分

各種各樣的可生物降解材料已用作組織支架，包括陶瓷和多聚物。

陶瓷主要用于骨組織工程，再次運(yùn)用了羥基磷灰石多孔配方以承載來(lái)源于骨膜或骨髓的骨祖細(xì)胞。

多聚物支架的典型形式：纖維網(wǎng)、多孔海綿或泡沫、或是水合凝膠。在纖維網(wǎng)和泡沫中更常使用的多聚物包括線形聚酯，例如，聚乙酸（PGA）、聚乳酸（PLA）和聚已內(nèi)酯（PCL）；聚乙二醇（PEG）以及天然聚合物如膠原和透明質(zhì)酸（HA）。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第22頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分組織工程的臨床應(yīng)用1、細(xì)胞移植2、損傷修復(fù)：3．成形外科的應(yīng)用：小耳畸形修復(fù)、面部重建、鼻造形、面部整容、氣管缺損修復(fù)。5.組織工程的應(yīng)用及展望本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第23頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分損傷修復(fù)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第24頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分

組織工程的提出和建立雖然只有10多年的時(shí)間,但已在國(guó)際上得到迅猛發(fā)展。在美國(guó),組織工程研究開展最早,進(jìn)展較快。在80年代,美國(guó)首先由國(guó)家科學(xué)基金組織資助建立了一系列組織工程實(shí)驗(yàn)室。1995年籌建組織工程學(xué)會(huì),并出版了正式刊物“組織工程學(xué)”。美國(guó)集中了相當(dāng)數(shù)量的研究機(jī)構(gòu)(包括ＮＡＳＡ,ＤＯＥ,ＮＩＨ)、大學(xué)(包括ＭＩＴ,ＨＭＳ,ＧＩＴ,ＵＣＳＤ等)、公司(如Ｓａｎｄｏｚ,Ｏｒｇａｎｏｇｅｎｅｓｉｓ,ＡｄｖａｎｃｅｄＴｉｓｓｕｅ等)。發(fā)展---國(guó)外本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第25頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分在美國(guó),目前已經(jīng)形成價(jià)值60億美元的產(chǎn)業(yè),并以每年25%的速度遞增。培育的骨骼、軟骨、血管、皮膚以及神經(jīng)組織正在進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)。再造的肝臟、胰臟、乳房、心臟、手指、角膜等正在實(shí)驗(yàn)室里生長(zhǎng)成形。其中一種名為Ａｐｌｉｇｒａｆ的組織工程化皮膚產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化,正式進(jìn)入臨床應(yīng)用。軟骨組織工程產(chǎn)品已進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn),在幾年內(nèi)就可應(yīng)用于臨床,臨時(shí)的助肝裝置正在進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn),組織工程化骨產(chǎn)品不久也將面世。德國(guó)、日本、加拿大、奧地利、瑞士和英國(guó)等也開展了與組織工程相關(guān)的研究工作。發(fā)展---國(guó)外本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第26頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分在我國(guó),組織工程學(xué)研究雖然起步較晚,但近幾年國(guó)家對(duì)組織工程研究給予了高度重視,并逐步加大研究經(jīng)費(fèi)的投入,我國(guó)青年學(xué)者曹誼林博士在Ｖａｃａｎｔｉ的實(shí)驗(yàn)室中,于1996年在世界上第一個(gè)成功地在裸鼠身上培養(yǎng)制成了人形耳廓軟骨支架。目前,國(guó)內(nèi)已見到有關(guān)軟骨、肌腱、血管、皮膚和神經(jīng)等組織以及微囊化胰島細(xì)胞、肝細(xì)胞等研究報(bào)道。這些研究目前均處于實(shí)驗(yàn)研究階段,要形成產(chǎn)品用于臨床尚需時(shí)日。發(fā)展----國(guó)內(nèi)本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第27頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分5.組織工程的應(yīng)用及展望組織工程存在的問(wèn)題：目前對(duì)組織工程化組織的科學(xué)本質(zhì)還缺乏深刻的認(rèn)識(shí)。對(duì)影響組織形成主要相關(guān)因素的作用機(jī)制缺乏深入的了解。具有復(fù)雜功能器官的構(gòu)建研究才剛剛起步。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第28頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分組織工程化皮膚皮膚是人體最大的器官，其主要起屏障作用，以隔離外部環(huán)境，其重要功能包括體液平衡、體溫調(diào)節(jié)、免疫監(jiān)視和自我傷口愈合等。皮膚損傷主要是熱損傷，僅在美國(guó)每年大約就有250萬(wàn)人燒傷，其他原因包括慢性潰瘍、創(chuàng)傷、皮膚腫瘤切除或其他皮膚疾病。傳統(tǒng)的修復(fù)方法有：自體植皮、同種異體植皮、異種植皮和人工合成代用品的應(yīng)用。但存在供區(qū)不足、免疫排斥及傳播疾病等缺點(diǎn)。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第29頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分機(jī)能功能單元免疫監(jiān)視郎格罕氏細(xì)胞及其他細(xì)胞防止機(jī)械或電損傷膠原纖維、彈性纖維和角蛋白纖維維持身體各部分形狀膠原纖維調(diào)節(jié)體溫汗腺、血管自我傷口愈合炎癥細(xì)胞及相關(guān)組織細(xì)胞分泌排泄組織巨噬細(xì)胞合成生長(zhǎng)因子、維生素等細(xì)胞表10-1皮膚的生理機(jī)能本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第30頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分傷口修復(fù)是一個(gè)可溶性遞質(zhì)、血管成分形成、細(xì)胞外基質(zhì)和基質(zhì)細(xì)胞互相影響和協(xié)調(diào)的協(xié)同過(guò)程。傷口處理主要是盡快封閉傷口，形成功能性和具有一定美觀性的瘢痕。目前，一種生長(zhǎng)因子和幾種皮膚替代物已經(jīng)投放市場(chǎng)，作為治療難愈性潰瘍的二線選擇。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第31頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分創(chuàng)傷愈合過(guò)程組織對(duì)創(chuàng)面的即刻反應(yīng)是形成血凝塊，阻止進(jìn)一步出血；同時(shí)還會(huì)釋放一些炎癥細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子可以調(diào)節(jié)該區(qū)域的血流量，并吸引淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞來(lái)對(duì)抗感染；后期刺激血管形成和膠原沉積。創(chuàng)面愈合過(guò)程包括了很多組織因子和成分的相互作用。慢性創(chuàng)面愈合能力較差主要是由于因子之間的不平衡造成的，并不是缺乏任何一個(gè)特殊因子所致。表皮和真皮的反應(yīng)由真皮成纖維細(xì)胞和表皮的角質(zhì)形成細(xì)胞通過(guò)自分泌和旁分泌以及炎癥細(xì)胞因子來(lái)調(diào)控，這些因子調(diào)控著角質(zhì)和形成細(xì)胞的生長(zhǎng)和分化、前炎癥反應(yīng)、血管增生和細(xì)胞外基質(zhì)的沉積。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第32頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分組織工程皮膚組織工程皮膚:由活性細(xì)胞接種在支架材料上形成的組織工程化皮膚，有真皮層或同時(shí)具有真皮層和表皮層，因此是一種活性生物敷料。工程化皮膚結(jié)構(gòu)需要復(fù)制的關(guān)鍵特性有：①一種具有恰當(dāng)幫助真皮修復(fù)和支持表皮生長(zhǎng)能力的真皮或者間質(zhì)成分；②一層具有容易使創(chuàng)面達(dá)到生物覆蓋能力表皮；③一層可以使屏障特性快速重建的表皮；④一個(gè)準(zhǔn)許免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和血管系統(tǒng)生長(zhǎng)的環(huán)境；⑤一種能在結(jié)構(gòu)和附加功能（例如降低長(zhǎng)期瘢痕形成和色素重建）方面正?；慕M織。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第33頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分1.表皮替代物和支持基質(zhì)重建表皮的方法:細(xì)胞懸液→全層皮膚替代物。例如：聚硅氧烷膜、活的表皮角質(zhì)形成細(xì)胞1975年，Rheiwald和Green等以3T3細(xì)胞作為滋養(yǎng)層采用共培養(yǎng)的方法培養(yǎng)出人類表皮角朊細(xì)胞獲得成功。1981年，O’Connor等首次應(yīng)用CEA法在體外培養(yǎng)出適于移植的人自體表皮細(xì)胞膜片，表皮細(xì)胞膜片附著良好。盡管CEA技術(shù)是大面積燒傷治療的一大進(jìn)步，但單純CEA移植技術(shù)存在一些缺點(diǎn)：如耗時(shí)長(zhǎng)；細(xì)胞膜片菲薄易碎，難以操作；移植到創(chuàng)面后，接受率低，極易造成移植物脫失；即使在上皮化后，新生表皮不耐摩擦，容易發(fā)生水泡，造成殘余創(chuàng)面。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第34頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分2.真皮替代物和支架材料真皮替代物的研究是隨著CEA的發(fā)展而不斷引起人們的關(guān)注的。研究進(jìn)展：人尸體皮膚（發(fā)生免疫排斥反應(yīng)、引發(fā)潛在感染的可能、移植物的來(lái)源以及原料質(zhì)量的差異性）→去細(xì)胞的真皮乳頭層深（部真皮和更表淺得乳頭層真皮在結(jié)構(gòu)上存在不同）→較深層的網(wǎng)狀真皮組織工程已經(jīng)研究了通過(guò)使用支架和活細(xì)胞來(lái)引起肉芽組織形成的可能性。1980年，Yannas和Burke制成一種人工真皮替代物，網(wǎng)狀皮片的獲得率也提高到85%～95%。IntegraArtificialSkin、Biobrane、Dermagraft、Dermagraft-TC等人工真皮相繼產(chǎn)生。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第35頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分3.復(fù)合人工皮膚

復(fù)合人工皮膚:用組織工程方法對(duì)所取小量皮膚組織進(jìn)行消化、分離、表皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞分別培養(yǎng)和擴(kuò)增、達(dá)到一定細(xì)胞數(shù)量后重組成全層皮膚組織（包括表皮層及結(jié)締組織）。組織工程皮膚包括兩種活的細(xì)胞成分：位于表層的表皮細(xì)胞和位于真皮層的成纖維細(xì)胞，不僅具有正常皮膚的部分功能，種植后不易變形，而且具有良好的修復(fù)皮膚創(chuàng)傷的作用。Apligraft(又稱作Graftskin)是第一種商品化的既含有表皮層又含有真皮層的組織工程化皮膚，這種由Organogenesis公司注冊(cè)生產(chǎn)的產(chǎn)品已在加拿大和美國(guó)獲準(zhǔn)用于臨床治療靜脈性潰瘍。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第36頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分組織工程皮膚的臨床應(yīng)用組織工程皮膚是美國(guó)FDA批準(zhǔn)最早用于臨床的產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品為單層上皮細(xì)胞移植，雖然愈合較快，但瘢痕較多，且易發(fā)生瘢痕攣縮。第二代產(chǎn)品則研制成功了真皮層，成為具有雙層結(jié)構(gòu)的新一代產(chǎn)品，其臨床效果也得到明顯改善。其代表產(chǎn)品有Dermagraft-TM，Dermagraft-TC和Apligraff（TM）。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第37頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分我國(guó)伍津津教授領(lǐng)導(dǎo)的組織工程實(shí)驗(yàn)室于1992年開始人工皮膚研究，建立了毛囊器官型培養(yǎng)模型、活性皮膚替代物的培養(yǎng)模型及動(dòng)物移植模型，研制出殼多糖的凝膠制備方法。夏照帆教授牽頭進(jìn)行“皮膚替代物的研制及臨床應(yīng)用”課題研究，他們所建立的體外構(gòu)建含表皮細(xì)胞層的活性復(fù)合皮，已經(jīng)通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，并成功在臨床上進(jìn)行了試用。臨床觀察結(jié)果顯示，所制備的真皮支架和復(fù)合皮可以促進(jìn)創(chuàng)面愈合，縮短愈合時(shí)間，減輕瘢痕增生，改善創(chuàng)面外觀。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第38頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分展望用組織工程皮膚移植物作為常規(guī)手段治療皮膚創(chuàng)面已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，有著極其巨大的社會(huì)和商業(yè)價(jià)值以及廣闊的研究和臨床應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的幾種組織工程化皮膚雖然在治療燒傷及慢性潰瘍上取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但對(duì)組織工程皮膚的研究著重于對(duì)表皮和真皮的研究，對(duì)毛囊和皮脂腺的研究相對(duì)較少。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第39頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分骨組織工程在美國(guó)每年有100萬(wàn)人接受相關(guān)治療?，F(xiàn)行的骨修復(fù)技術(shù)包括自體和異體骨移植技術(shù)，但由于數(shù)量和價(jià)格的限制，大多數(shù)人得不到應(yīng)有的治療。右表列出了美國(guó)骨移植的狀況。美國(guó)年骨折發(fā)生量/人6,200,000美國(guó)年骨移植量/人500,000自體移植量/人350,000異體移植量/人150,000平均移植費(fèi)用/$5,000總醫(yī)療費(fèi)用/$2,500,000,000本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第40頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分骨組織的解剖生理學(xué)骨是一種結(jié)締組織，是由特殊的細(xì)胞和蛋白纖維混合于水，無(wú)機(jī)鹽和碳水化合物所形成的膠凍狀的基質(zhì)中而構(gòu)成。骨組織并不是完全僵硬不變的，骨在生長(zhǎng)過(guò)程中和損傷以后，會(huì)不斷地分解和再建，重塑其形狀并使之勻稱。無(wú)機(jī)鹽約占骨組織質(zhì)量的65%；有機(jī)物約占35%，主要由骨膠原纖維和粘多糖蛋白組成，它使骨有韌性和一定的彈性；無(wú)機(jī)物主要有磷酸鈣和碳酸鈣。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第41頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分骨主要由3部分構(gòu)成：骨膜骨質(zhì)骨髓右圖是長(zhǎng)骨的結(jié)構(gòu)示意圖。松質(zhì)骨骨膜骨密質(zhì)骨髓本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第42頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分1）骨膜由致密結(jié)締組織構(gòu)成，含有豐富的血管、神經(jīng)、淋巴管和大量的成骨細(xì)胞。對(duì)骨有營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用，在骨損傷后修復(fù)和骨生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中也具有重要作用。2）松質(zhì)骨位于骨的深部，由許多骨小梁構(gòu)成。骨小梁呈針狀或不規(guī)則的細(xì)桿狀，均由若干層骨板平行排列而成。扁骨的板障、長(zhǎng)骨骨骺的大部分和骨干內(nèi)表面的一小部分都是由松質(zhì)骨構(gòu)成。3）密質(zhì)骨分布于長(zhǎng)骨骨干和骨骺的外側(cè)部分。由規(guī)則排列的骨板及分布于骨板內(nèi)、骨板間的骨細(xì)胞構(gòu)成。有以下4種骨板：①外環(huán)骨板：位于骨干表面；②內(nèi)環(huán)骨板：位于骨髓腔面；③骨單位：又稱哈佛系統(tǒng)，位于內(nèi)、外環(huán)骨板之間；④間骨板：位于骨單位之間。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第43頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分骨細(xì)胞存在于骨板中或骨板間呈橢圓形的骨陷窩中，骨陷窩的結(jié)構(gòu)是扁的并沿著骨板層平行排列。成骨細(xì)胞在骨生長(zhǎng)時(shí)蓋在新形成的骨基質(zhì)的表面，起到使骨基質(zhì)沉積的作用，而且可使有機(jī)磷化物分離出的磷酸根離子發(fā)生鈣化。其胞體較大，呈柱狀或橢圓形，分布在骨質(zhì)的表面。破骨細(xì)胞由多核巨細(xì)胞組成，直徑100μm，含有2～50個(gè)核，主要分布在骨質(zhì)表面、骨內(nèi)血管通道周圍。破骨細(xì)胞的數(shù)量較少，胞漿嗜堿性但隨著細(xì)胞的老化，漸變?yōu)槭人嵝?。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第44頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分圖為成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第45頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分骨組織沒有再生能力，它的再生主要依據(jù)骨膜。當(dāng)骨受傷時(shí)，骨膜內(nèi)層細(xì)胞肉芽組織結(jié)締組織纖維軟骨松質(zhì)骨密質(zhì)骨本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第46頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分骨組織工程定義：一門應(yīng)用工程學(xué)和生命科學(xué)的原理和方法，以載體結(jié)合被分離細(xì)胞，并能在宿主體內(nèi)降解釋放細(xì)胞,形成新的有功能組織的科學(xué)?；痉椒ǎ喝∩倭孔泽w組織，在體外分離、培養(yǎng)細(xì)胞，將一定量的培養(yǎng)細(xì)胞種植到具有一定空間結(jié)構(gòu)的三維支架上，再將此細(xì)胞-支架復(fù)合物植入體內(nèi)或在體外繼續(xù)培養(yǎng)，通過(guò)細(xì)胞的生長(zhǎng)繁殖、相互粘附、分泌細(xì)胞外基質(zhì)，形成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的組織和器官。目前骨組織工程的研究主要包括：①種子細(xì)胞的體外培養(yǎng)；②細(xì)胞種植基質(zhì)材料的研究開發(fā)；③組織培養(yǎng)中各種因子的調(diào)控作用本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第47頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分1）種子細(xì)胞來(lái)源：皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨膜、骨髓、骨外組織以及胚胎干細(xì)胞。皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨、骨膜來(lái)源的成骨細(xì)胞能表達(dá)成骨細(xì)胞表型且骨膜中含有較多的骨原細(xì)胞,而骨原細(xì)胞具有分化潛能，可以分化為成骨細(xì)胞。但它們的成骨細(xì)胞存在較多的缺陷,如取材困難、來(lái)源有限、擴(kuò)增能力有限及免疫排斥等。胚胎干細(xì)胞具有分化為三個(gè)胚層的能力，體外培養(yǎng)后可分化為腸上皮細(xì)胞(內(nèi)胚層)、軟骨、骨、平滑肌、橫紋肌(中胚層)及神經(jīng)細(xì)胞(外胚層)等,可以大量擴(kuò)增和定向誘導(dǎo)為具體干細(xì)胞，但是存在免疫排斥較強(qiáng)的缺陷。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第48頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分2）細(xì)胞種植基質(zhì)作用：種子細(xì)胞提供了粘附、增殖、分化的空間結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)模板引導(dǎo)組織再生,控制組織或器官的性狀。分類方法：以結(jié)構(gòu)分：封閉式和開放式;以形態(tài)分：纖維狀、海綿狀、凝膠狀等；以來(lái)源分：天然生物材料和人工合成生物材料。天然生物材料主要有膠原、脫鈣骨基質(zhì)及經(jīng)物理化學(xué)高溫處理的動(dòng)物骨、纖維蛋白、硫酸軟骨素、殼聚糖、藻酸鹽幾丁質(zhì)等。人工合成生物材料可以分為人工合成無(wú)機(jī)材料和人工合成可降解有機(jī)高分子材料。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第49頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分理想的支架材料具有的特征：三維多孔的連接網(wǎng)絡(luò)，有利于細(xì)胞生長(zhǎng)、養(yǎng)分傳輸和代謝產(chǎn)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調(diào)控，以適應(yīng)細(xì)胞或組織在體內(nèi)體外的生長(zhǎng)；化學(xué)表面適合細(xì)胞的粘附、增殖和分化；機(jī)械性能與所植入組織的要求相匹配。仿生學(xué)材料就是近年發(fā)展的趨勢(shì)，RGD序列或基因與支架整合后可提高細(xì)胞的粘附與增生。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第50頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分3）生長(zhǎng)因子作用：具有誘導(dǎo)和刺激細(xì)胞增殖，維持細(xì)胞存活等生物效應(yīng)的蛋白類物質(zhì)；促進(jìn)細(xì)胞增殖，組織或血管的修復(fù)和再生。在骨創(chuàng)傷早期，生長(zhǎng)因子主要啟動(dòng)成骨細(xì)胞活性，促進(jìn)成骨，后期作用逐漸減弱，但也參與骨的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)。髓基質(zhì)中含有多種生長(zhǎng)因子：骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β、酸性成纖維生長(zhǎng)因子、類胰島素生長(zhǎng)因子Ⅰ和Ⅱ、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子、腫瘤壞死因子和白細(xì)胞介素-1等。本文檔共58頁(yè)；當(dāng)前第51頁(yè)；編輯于星期二\3點(diǎn)24分BMP由Urist于1965年發(fā)現(xiàn)并提出，是目前已知最有效的促骨生長(zhǎng)因子.能誘導(dǎo)間充質(zhì)細(xì)胞分化為成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞，促進(jìn)鈣化作用，產(chǎn)生鈣化的骨基質(zhì).它有很多種克隆，其中以BMP-2誘導(dǎo)骨化活性最強(qiáng)。許多學(xué)者利用基因工程將生長(zhǎng)因子基因轉(zhuǎn)入骨髓基質(zhì)細(xì)胞，使細(xì)胞增殖同時(shí)表達(dá)定向分化所需要生長(zhǎng)因子，通過(guò)自體分泌的方法來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化。本文