生物新材料在組織工程中的研究及利用

1、生物新材料在組織工程中的研究及利用生物新材料在組織工程中的研究及利用組織工程是指應用生命科學與工程的原理和方法，構建一個生物裝置，來維護、增進人體細胞和組織的生長，以恢復受損組織或器官的功能。它的主要任務是實現受損組織或器官的修復和再建，延長壽命和進步安康水乎。其方法是，將特定組織細胞種植于一種生物相容性良好、可被人體逐步降解吸收的生物材料組織工程材料上，形成細胞生物材料復合物；生物材料為細胞的增長繁殖提供三維空間和營養(yǎng)代謝環(huán)境；隨著材料的降解和細胞的繁殖，形成新的具有與自身功能和形態(tài)相應的組織或器官；這種具有生命力的活體組織或器官能對病損組織或器宮進展構造、形態(tài)和功能的重建，并到達永久替代。

2、近10年來，組織工程學開展成為集生物工程、細胞生物學、分子生物學、生物材料、生物技術、生物化學、生物力學以及臨床醫(yī)學于一體的一門穿插學科。生物材料在組織工程中占據非常重要的地位，同時組織工程也為生物材料提出問題和指明開展方向。由于傳統(tǒng)的人工器官如人工腎、肝不具備生物功能代謝、合成，只能作為輔助治療裝置使用，研究具有生物功能的組織工程人工器官已在全世界引起廣泛重視。構建組織工程人工器官需要三個要素，即種子細胞、支架材料、細胞生長因子。最近，由于干細胞具有分化才能強的特點，將其用作種子細胞進展構建人工器官成為熱點。組織工程學已經在人工皮膚、人工軟骨、人工神經、人工肝等方面獲得了一些打破性成果，展現

3、出美妙的應用前景。專家預計，新型組織工程的開發(fā)具有廣闊的市場前景。目前，興旺國家都投入巨資開展組織工程產品的研發(fā)。我國十五、十一五規(guī)劃也將組織工程列入重點開展的領域之一，是973、863方案等資助的重要方向。福建是海洋大省，貝殼類海產品極為豐富，支架材料的來源非常廣泛，且本錢比現有的合成材料低三分之二，開展這一工程具有得天獨厚的條件。替代輸尿管缺損的組織工程學材料簡介：隨著組織工程學技術的開展,組織工程學材料之一-E作為修復缺損區(qū)的材料得到了廣泛應用。該材料具備二個特點:(1)作為異體組織材料,在經特殊脫細胞處理后,已無含細胞抗原的細胞成分,僅保存了由膠原蛋白,蛋白多糖,糖蛋白等低抗原物質構成

4、的E。E的種屬差異小,抗原性弱,移植后不易產生排擠反響。(2)該材料可為細胞提供生存的三維空間,有利于細胞獲得足夠的營養(yǎng)物質,進展氣體交換并排除廢物。將輸尿管E移植于缺損區(qū)后,保持輸尿管完好性,保證尿液流通的作用,同時還可作為自體輸尿管細胞生長框架,誘導自體細胞長入其內。因輸尿管有極強的再生才能,移植后自體輸尿管將形成新的具有原來功能和形態(tài)的輸尿管,到達修復和重建的目的。意義：為尋求理想的輸尿管替代材料，該工程應用組織工程學材料-同種異體脫細胞輸尿管細胞外基質作為輸尿管替代材料,并在動物實驗獲得滿意結果的根底上,成功應用于臨床。工程負責：北京積水醫(yī)院泌尿外科；申鵬飛湖南醫(yī)科大學湘雅醫(yī)院泌尿外科

5、；胡杰杰雅萊福生物技術公司技術部。組織工程角膜生物材料載體制備簡介：成年Yrk豬角膜基質材料，以Tritn結合0.25%胰酶，處理30in3h為材料1；Tritn結合DNA、RNA酶，處理814h為材料2；Tritn結合0.25%胰酶、DNA-RNA酶，處理35h為材料3。3種材料用無水氯化鈣脫論文聯盟.Ll.水枯燥保存。在材料上接種兔角膜基質成纖維細胞，觀察細胞生長情況。結果：材料1、2細胞脫出不完全，處理最正確時間分別是2h和1012h，角膜基質網狀間隙無明顯增大；接種兔角膜基質成纖維細胞后，34d細胞死亡；植入兔角膜基質中有明顯的免疫排擠反響。材料3脫出細胞完全，其脫細胞處理的最正確時間

6、為4h，角膜基質纖維構造無破壞，呈三維網狀構造，網狀間隙明顯增大；接種兔角膜基質成纖維細胞后，細胞在材料上貼附生長良好；將其植入兔角膜基質中無炎性及排擠反響，可逐漸降解吸收，有良好的生物相容性。意義：比擬用不同的方法脫細胞處理異種豬角膜基質制備組織工程角膜支架材料，并對其生物相容性進展研究。試驗證明：Tritn結合0.25%胰酶、DNA、RNA酶法處理的異種豬角膜基質具有良好的生物相容性,可作為一種組織工程角膜的支架材料。工程單位：武警陜西總隊醫(yī)院第四軍醫(yī)大學口腔醫(yī)學院組織病理學教研室組織工程實驗中心第四軍醫(yī)大學西京醫(yī)院。應用于心肌組織工程的支架材料簡介：本創(chuàng)造屬于組織工程領域，詳細涉及一種應

7、用于心肌組織工程的支架材料的制造方法。該支架在組成上盡量模擬心肌細胞的細胞外基質成分。它的原始形態(tài)為一種液態(tài)水凝膠，主要由液態(tài)膠原(I型和III型等)、彈性蛋白、層粘連蛋白、雞胚抽提物、2DE和胎牛血清等組成。將這些成分按適當的比例混合即可形成類似于天然心肌組成的支架材料，與心肌細胞混合后可鑄成各種形狀心肌細胞-支架材料構建物。用這種支架材料可構建出一致跳動的組織工程化心肌組織。意義：一種應用于心肌組織工程的支架材料的制造方法。根據天然心肌細胞外基質的主要組成分按適當的比例和步驟混合而成，具有促進心肌細胞生長和跳動的生物學特性和力學性能。工程負責：中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院根底醫(yī)學研究所?？?/p>

8、降解聚合物用作骨組織工程細胞外基質材料簡介：現有的骨替代材料用作骨組織工程細胞外基質材料都或多或少的存在一些缺點。人工合成可降解聚合物材料由于其組成成分、分子量、外表微構造、大體形態(tài)、機械性能、降解時間等都能預先設計和調控，最后根本降解完全，防止了長期異物反響的危險，但是相比天然生物材料，人工合成材料最大的缺點是缺乏細胞識別信號，不利于細胞特異性粘附及特異基因的激活。為了增強材料對成骨細胞的粘附力，采取吸附或溶劑鏈接的方法，將纖維連接蛋白(fibrnetin,FN)、膠原或某些促細胞粘附氨基酸短肽如精氨酸-甘氨酸一天冬氨酸(Arg-Gly-Asp,RGD)短肽和天冬氨酸-甘氨酸-谷氨酸-丙氨酸

9、(Asp-Gly-Glu-Ala，DGEA)短肽引入基質材料的外表或整體，必將促進細胞粘附，增強生長代謝。意義：該工程進一步相信隨著材料科學及其制作加工工藝的不斷開展，以及對材料-細胞互相作用研究的不斷深化，以合成可降解聚合物為主要成分的有利于成骨細胞粘附和分化的新型基質材料在骨組織工程研究領域必將展現喜人的應用前景。骨組織工程多孔支架材料簡介：本工程研究包括鈣磷生物陶瓷粉末的合成，可降解聚合物聚乳酸的合成，以及生物陶瓷、聚乳酸及天然聚合物材料多孔體的制備，應用多孔支架對兔脛骨骨缺損進展修復的研究。1對鈣磷生物陶瓷粉末的合成工藝過程進展了改良，應用a(H)2與H3P4中和反響，成功制備了-TP

10、和HA粉末，具有工藝簡單、合成量大的優(yōu)點。2以Al、g酸式磷酸鹽為粘結劑，鈣磷陶瓷粉體為原料，采用有機泡沫浸漬工藝制備了骨組織工程多孔支架。通過對原料和成形過程的控制，可以改變支架中磷酸鹽組成，調控支架的降解速度。轉貼于論文聯盟.ll.3以冰微粒為致孔劑，開發(fā)了制備塊狀聚合物多孔支架的冷凍枯燥粒子濾出復合方法，用此方法制備的聚乳酸塊狀多孔支架無致孔劑殘留，可解決目前國際上大孔、塊狀聚合物多孔支架成形的工藝難題。4將種子細胞種植于多孔支架上進展培養(yǎng)，構成種子細胞支架復合體，研究了支架的細胞相容性。并制備了動物骨缺損模型，將種子細胞支架復合體植入，修復骨缺損，初步結果滿意。5掌握了納米抗菌材料粒子

11、單分散工藝，在天然聚合物多孔膜片上復合納米抗菌材料，制備了多孔生物材料復合膜片，可作為新型密閉性傷口敷料用于傷口治療。意義：合成的生物陶瓷和聚乳酸材料在生物材料領域具有廣泛的用處，研制的多孔體可應用于骨、軟骨組織工程及用作藥物緩釋載體。工程單位：東南大學。骨髓間充質干細胞生物特性及其構造組織工程軟骨簡介：軟骨構建及軟骨缺損的修復組織工程學是20世紀80年代末開展起來的一門新興邊緣學科。Ss在適宜的體內或體外環(huán)境下，不僅可分化為間充質組織，還可以保持內外胚層的組織發(fā)育分化潛能，可以分化成神經系統(tǒng)、肝、肺、上皮組織等。干細胞中的Ss固有的優(yōu)勢和特性將在軟骨組織修復中成為首選種子細胞,可通過取自體且

12、體外擴增的S回植自體內修復重建軟骨組織缺損。多項實驗說明在地塞米松的作用下，Ss可以向骨、軟骨、脂肪甚至肌細胞等方向分化。在體外培養(yǎng)的骨膜細胞中參加TGF-1后，可誘導其分化為軟骨細胞。TGF-1在Ss定向分化為軟骨細胞的過程中起到了非常關鍵的作用。TGF-1能誘導Ss轉化為軟骨細胞，同時對軟骨細胞的分化和功能具有雙向調節(jié)作用，促進未分化或分化早期軟骨細胞DNA合成、增殖、分化及細胞外基質的合成，抑制成熟軟骨細胞的增殖和分化。TGF-1在Ss生成軟骨誘導分化中發(fā)揮重要作用，其作用機制目前尚不清楚。意義：作為細胞移植的細胞源，Ss具有獨特的優(yōu)越性：骨髓組織取材容易，可以通過穿刺獲得。骨髓干細胞別離擴增方法簡單，成人的Ss仍保持了多方向分化的潛能?？梢杂糜谧泽w移植，防止的排擠反響和疾病傳播。人骨髓干細胞移植的方法已經經過臨床驗證。隨著Ss及其在軟骨組織工程中研究的不斷深化，相信組織工程軟骨將成為軟骨缺損修復的最有效方法。工程負責：河北省唐山市華北煤炭醫(yī)學院附屬醫(yī)院；軟骨組織工程用生物降解型可注射的改性水凝膠支架簡介：將水溶性氧化、復原引發(fā)體系、去離子水、二種生物相容性聚合物的單體按重量比相混合配制成均勻溶液，在恒溫水浴中反響，那么可得到可用于軟骨組織工程的可注射性水凝膠。1.一種軟骨組織工程用生物降解型可注射的改性水凝膠支架，其特征在于：將水溶性氧化復原引發(fā)體系、去離子水、二