組織工程皮膚探究及應用

1、組織工程皮膚探究及應用摘 要 組織工程皮膚是目前組織工程領域研究的熱點，也 是該領域發(fā)展最成熟的成果。國外許多組織工程皮膚產(chǎn)品已 經(jīng)被fda批準進入臨床應用。本文就組織工程皮膚的種類 及應用進行綜述。關鍵詞組織工程皮膚應用doi:10.3969/j.issn.1007-614x.2010.22.0091987年華盛頓國家科學基金會生物工程會議上首次提出了組織工程的概念,它是指運用工程科學、生命科學的原理和 方，法從根本上認識正常和病理的哺乳動物的組織結(jié)構(gòu)功能 關系，并研究生物學替代物以恢復、維持和改進功能。皮膚是 人體最大的器官，是機體與外界環(huán)境接觸的屏障，具有保護、 分泌、代謝、感覺等重要功

2、能。然而各種原因造成皮膚缺損 常常需要大量的皮膚進行修復。在自體皮源不足的情況下,皮膚替代物的研究就成為組織工程領域的一個熱點。而且組 織工程皮膚也是組織工程領域發(fā)展最成熟的,國外許多產(chǎn)品 已經(jīng)被fda批準進入臨床應用。組織工程皮膚經(jīng)歷了表皮 替代物、真皮替代物、全層皮膚替代物的發(fā)展過程。組織工程皮膚種類表皮替代物:epicel:1975年rheinwaid和green等利 用經(jīng)致死量照射的3t3成纖維細胞作為滋養(yǎng)層培養(yǎng)人角質(zhì) 形成細胞，角質(zhì)形成細胞在高cann2+n濃度下培養(yǎng)4周可 以連接成片,形態(tài)與天然人表皮極為相似，解決了上皮細胞體外傳代擴增的難題。隨著研究的深入，人工表皮開始應用于臨

3、床使用并漸形成商品化的表皮替代物，如epicel,由美國 genzyme biosurgery公司生產(chǎn)。它是分離患者自身的角質(zhì) 形成細胞和鼠細胞共培養(yǎng)所形成的表皮替代物。epidex: 是一種新奇的皮膚替代物，是采用患者毛囊外毛根鞘細胞作 為種子細胞培養(yǎng)所得的表皮替代物，種子細胞保持了較高的 增殖力，種子細胞的增殖力與患者的年齡大小無關。表皮替代 物具有供皮面積小、細胞數(shù)大量擴增、異體膜片可迅速覆蓋 創(chuàng)面等優(yōu)點。但是培養(yǎng)的大多是成熟或比較成熟的細胞，擴增 次數(shù)有限;培養(yǎng)周期長，費用昂貴;缺乏真皮的機械支持和營養(yǎng), 故耐磨性、彈性差，易攣縮，易自發(fā)形成水皰等，限制其在臨床 的廣泛應用。真皮替代物

4、:dermagraf:是由美國的advanced tissuescience公司生產(chǎn)的一種真皮替代物。是采用新生兒包皮成纖維細胞種植于聚乳酸、聚軽基乙酸纖維網(wǎng)中,成纖維細胞大 量增殖并分泌膠原、纖維連接蛋白、蛋白聚糖、生長因子, 形成由成纖維細胞、細胞外基質(zhì)和可降解生物材料構(gòu)成的人 工真皮。其具有有效減少創(chuàng)面收縮，促進接種其上的表皮細胞 膜片黏附、生長;抗膠原酶活性好;對創(chuàng)面要求不高，尤其適用 于感染創(chuàng)面的修復;避免使用膠原傳播疾病的風險;移植后無 免疫反應等優(yōu)點。但也存在制備中需大量的成纖維細胞;人造 真皮的厚度較難調(diào)整;相容性差等缺點。integra:由integra life scien

5、ce公司開發(fā)生產(chǎn)。它是將牛膠原與硫酸軟骨素、氨基葡聚糖冷凍干燥制成膠原海綿，戊二醛交聯(lián)形成,并以薄 層硅膠膜覆蓋。當移植到創(chuàng)面后,內(nèi)層膠原海綿相當于真皮, 硅膠膜起臨時性表皮作用，可防止體液喪失和微生物入侵。2 周后揭去硅膠層,再以極薄的自體皮片或培養(yǎng)的自體表皮細 胞膜片覆蓋。其優(yōu)點是彈性、韌性好;色素沉著輕;瘢痕形成、 攣縮不明顯。缺點是所使用的醛類交聯(lián)劑對組織有毒性;制備 所需細胞數(shù)較多;對創(chuàng)面要求程度較高;手術(shù)成功率低;易皮下 積液及誘發(fā)感染;而且還需要2次植皮封閉創(chuàng)面。alloderm: 美國lifecell公司生產(chǎn)。采用尸體皮或動物皮，通過反復凍融 去除細胞，完整保留基底膜和細胞外基

6、質(zhì)形態(tài)結(jié)構(gòu)?？膳c培養(yǎng) 的成纖維細胞和表皮細胞結(jié)合構(gòu)成復合膜片。優(yōu)點:使用方便, 對創(chuàng)面要求低，成活率高;去除細胞成分，大大降低了免疫原 性。缺點:缺乏成纖維細胞,移植后患者真皮重建較慢;來源于 異體皮膚，來源不廣泛，而且有傳播感染性疾病的危險;需要2 次手術(shù)。transcyte:1997年由加州lajolla先進組織科學公 司生產(chǎn)。將新生兒成纖維細胞在硅橡膠層的尼龍纖維上培養(yǎng) 和增殖46周，形成一個含有高水平分泌的基質(zhì)蛋白和大量 生長因子的致密細胞組織，將該組織凍存使成纖維細胞失去 活力，形成真皮替代物。其具有即刻使用，易于保存等優(yōu)點。全層皮膚替代物:(dapligraf:1998年由orga

7、nogenesis公 司注冊生產(chǎn)。將新生兒包皮成纖維細胞接種于牛膠原凝膠中 培養(yǎng)2周，形成細胞膠原凝膠，再在其表面接種新生兒角質(zhì)形 成細胞后浸沒培養(yǎng)4天，角質(zhì)形成細胞融合成片，然后進行氣 液界面培養(yǎng)1-2周。無論從形態(tài)、生物化學行為還是在代 謝方面均類似于人類正常皮膚,是目前最成熟的既含有表皮 層又含有真皮層的雙層組織工程皮膚。與之類似的國產(chǎn)全層 皮膚是陜西艾爾膚公司與第四軍醫(yī)大學合作生產(chǎn)的activskino其優(yōu)點是制作過程中未使用交聯(lián)劑，無明顯的不良 反應;提供了雙層皮膚結(jié)構(gòu)，一次手術(shù)完成。而缺點是易被膠 原酶降解，支架壽命較短;韌性較差,手術(shù)操作難。orcel:支 架由雙層膠原基質(zhì)構(gòu)成,

8、上層是經(jīng)包被的胃蛋白酶處理過的 無空隙的膠原凝膠,下層是交聯(lián)的多空隙的牛膠原海綿。將角 質(zhì)形成細胞和成纖維細胞分別接種上、下兩層培養(yǎng)形成的人 工皮膚。優(yōu)點是使創(chuàng)面加速愈合，減輕瘢痕形成。但有關臨床 應用資料較少。臨床應用燒傷創(chuàng)面的治療:燒傷創(chuàng)面是運用組織工程皮膚技術(shù)最 早、最廣泛的領域。劉亞玲等1采用全層組織工程皮膚 activskin修復創(chuàng)面31例,其中治療組深ii。創(chuàng)面25例,愈合時 間比對照組提前6天(pn<0.05),lll°創(chuàng)面6例，愈合時間比對照組提前20天(pq<0.05)o隨訪提示activskin移植后 組織相容性好，作為三維結(jié)構(gòu)支架的牛膠原膜在體內(nèi)可降

9、解, 無免疫排斥及局部炎癥反應。說明了 activskin是一種具有生物活性、較理想的修復深度創(chuàng)面的新型皮膚代用品。大量的 臨床病例都說明了對于ii。以上的燒傷病例，組織工程皮膚對 創(chuàng)面修復有很大的幫助，是一種比較理想的治療方法。潰瘍的治療:慢性潰瘍?nèi)珈o脈潰瘍、壓力潰瘍、糖尿病潰瘍、放化療術(shù)后皮膚潰瘍等在臨床上較難治愈,傳統(tǒng)的治療方 法不能獲得滿意效果。有研究報道運用組織工程皮膚效果較 好。veves等報道了對糖尿病足潰瘍的一項多中心、隨機、 對照、前瞻性研究,治療組112例用graftskin治療,對照組 96例用濕紗布治療，兩組都采用同樣技術(shù)水平的廣泛外科清 創(chuàng)、足部減壓等輔助治療。治療1

10、2周后，治療組完全治愈率 為56%,對照組為38%,治療組傷口完全閉合時間是65天，對 照組是90天，完全的傷口治愈優(yōu)勢比是2.140兩組不良反應 的發(fā)生率相似。在一定程度上說明了 graftskin治療糖尿病 足潰瘍療效顯著,為此類疾病的治療提供了一個新的思路。an皮膚病的治療:組織工程皮膚還可以用于多種皮膚及黏膜疾病的治療，如巨大先天性黑素細胞痣。臨床研究說明了組織 工程皮膚療法安全、有效，為該類疾病臨床治療提供了可供選 擇的途徑。ozerdem等口8報道了在臨床上用人工皮膚治療2例皮膚病的效果。1例12歲的男孩因大皰性表皮松解癥有廣泛的皮膚缺損和左腋攣縮,apligraf被用于軀干和面部

11、的皮 膚缺損治療并外翻腋攣縮。1年后的追蹤調(diào)查顯示對移植物 有較好的接受性，上肢的活動度也明顯增加。另1例6歲男孩 患有皮神經(jīng)黑皮癥，背部部分色素損害的切除造成大面積皮 膚缺損，用integra進行治療。1周后皮膚移植物接受性令人 滿意。以上2例患者都取得了較好的治療效果。光化性紫瘢又稱老年性紫瘢，是由于衰老、暴露部位長期 日光照射，皮膚變薄松弛萎縮，皮膚和皮下組織內(nèi)血管脆性增 大而引起的一種紫瘢性損害。meggan等先用手術(shù)刀片切除 患區(qū)薄層皮片，后用有孔apligaf覆蓋創(chuàng)面，并加用敷料包扎。 結(jié)果愈合良好，移植部位可正常耐受牽拉，美容效果較好。總之，組織工程皮膚已用于許多難治性皮膚的治療

12、，給臨 床提供了新的治療途徑,豐富了皮膚美容手段，值得關注?；A研究領域的應用皮膚生理學:組織工程皮膚替代物為皮膚生理學研究提供 了模型。通過這個模型，研究者分析了與成纖維細胞分泌細胞 外基質(zhì)有關的真皮重建，進行了細胞間聯(lián)系通路的研究，應用 于對樹突狀細胞、黑素細胞、merkel細胞功能及細胞間相互 作用等許多方面的研究,闡明了許多皮膚生理現(xiàn)象。皮膚藥理學:組織工程皮膚模型已被用來評估許多藥物對皮膚的效果。其原因是:用于做此類研究的動物皮、人皮比 較短缺，而且由于在不同供者之間皮膚存在著多樣性,所以缺 乏標準，使實驗沒有可比性;由于某些實驗會給動物帶來痛 苦,動物保護組織呼聲逐漸提高，促進各國

13、相繼立法，保護實驗 動物福利。2002年"月歐盟決定:從2009年起禁止用動物 做化妝品測試，于是許多國外研究者構(gòu)建皮膚模型來做此類 研究。國內(nèi)張兆清等2用組織工程皮膚模型來檢測10種化 學品的皮膚刺激性，結(jié)果構(gòu)建的檢測模型能夠分辨7種化學 品的刺激性。與傳統(tǒng)檢測方法相比，成本低、可信度高，更符 合倫理學要求。問題和展望組織工程皮膚已取得較好效果，但目前的人工皮膚仍不具 備完整的皮膚結(jié)構(gòu)，尤其是缺乏毛囊、皮脂腺、汗腺等附屬結(jié) 構(gòu)及功能，也非真正意義上的功能皮膚。理想的皮膚替代物應 具備以下條件:具有表皮層和真皮層，真皮層可以快速血管化 和神經(jīng)再分布;真皮層可促進快速的生理性的傷口修復;表皮 層可以快速地獲得充分的屏障和保護功能;與傷口創(chuàng)面充分 體化。參考文獻1劉亞玲，金巖，聶鑫人組織工程全層活性皮膚在深度燒傷創(chuàng) 面的臨床應用j.第 四軍醫(yī)大學學 報,2004,25(3):224-228.2張兆清，