下载文档原格式
组织工程皮肤研究的临床应用：表皮与支架材料及其他《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部【摘要】@@ 0 引言rn皮肤是人体最大的器官组织,是机体与外界环境接触的屏障,具有保护、分泌、代谢和感觉等重要的功能.当外界损伤或疾病等因素造成皮肤缺损时,可使屏障功能丧失,引起感染、水电解质失衡、免疫低下以及多脏器功能衰竭.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2010(014)002【总页数】3页(P306-308)【作者】《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部【作者单位】《中国组织工程研究与临床康复》杂志社学术部,辽宁省沈阳市,110004【正文语种】中文文章导语：○ 组织工程学是生物工程领域的新兴学科，是目前医学界的研究热点。
○ 利用组织工程的原理构建皮肤替代物，用于皮肤移植可以有效解决临床上皮肤缺损修复和供皮不足的难题。
组织工程皮肤是最早应用于临床的组织工程产品，先后为自体表皮研究、异体表皮研究、复合皮肤替代物研究等，目前可用作皮肤替代物的产品有Epicel、Integra、AlloDerm、Biobrane等，但均有不同缺陷而未得到普遍应用。
○ 随着技术发展的开发，研制出与正常皮肤结构和功能相近的组织工程皮肤，为烧伤科和整形美容科提供理想的皮肤替代物将成为可能。
皮肤是人体最大的器官组织，是机体与外界环境接触的屏障，具有保护、分泌、代谢和感觉等重要的功能。
当外界损伤或疾病等因素造成皮肤缺损时，可使屏障功能丧失，引起感染、水电解质失衡、免疫低下以及多脏器功能衰竭。
组织工程皮肤是由细胞或细胞外基质或由两者共同结合组成的皮肤产品，是应用生命科学和工程学的原理与技术将种子细胞与适当的支架材料相结合构建出的用于修复、维护和改善损伤皮肤组织功能和形态的生物替代物。
自体表皮替代物成为利用种子细胞进行体外扩建技术的第一个应用于实验和临床的产品。
1981年，O’Connor等首次在体外培养出适于人自体表皮替代物的细胞片并应用于2例烧伤的肉芽创面上，培养的皮片附着良好，临床应用效果肯定。
组织工程在软骨再生中的应用研究软骨损伤是临床上常见的问题，由于软骨自身修复能力有限，传统的治疗方法往往效果不佳。
组织工程的出现为软骨再生带来了新的希望。
软骨是一种特殊的结缔组织，其主要由软骨细胞和细胞外基质组成。
细胞外基质包括胶原蛋白、蛋白多糖等成分，它们为软骨提供了机械支撑和弹性。
然而，一旦软骨受到损伤，由于其缺乏血管、神经和淋巴供应，自我修复能力非常有限。
这可能导致疼痛、关节功能障碍等问题，严重影响患者的生活质量。
组织工程是一门融合了生物学、工程学和医学的交叉学科，旨在通过构建生物替代品来修复或替代受损的组织和器官。
在软骨再生方面，组织工程主要涉及三个关键要素：细胞、支架材料和生长因子。
细胞是组织工程的基础。
通常，用于软骨再生的细胞来源包括自体软骨细胞、间充质干细胞等。
自体软骨细胞是从患者自身健康的软骨组织中提取的，但获取过程具有一定的创伤性，且细胞数量有限。
间充质干细胞则具有多向分化潜能，可以在特定的条件下分化为软骨细胞。
这些细胞在体外经过培养和扩增后，被接种到支架材料上。
支架材料在软骨组织工程中起着关键的支撑作用。
理想的支架材料应具备良好的生物相容性、生物可降解性和适当的孔隙结构。
生物相容性确保材料不会引起机体的免疫排斥反应；生物可降解性意味着材料能够在组织再生过程中逐渐被身体代谢和吸收；适当的孔隙结构则为细胞的生长、迁移和营养物质的交换提供了空间。
目前，常用的支架材料包括天然材料（如胶原蛋白、壳聚糖等）和合成材料（如聚乳酸、聚乙醇酸等），或者是两者的复合物。
生长因子在软骨再生中起着重要的调节作用。
它们可以促进细胞的增殖、分化和基质合成。
例如，转化生长因子β（TGFβ）、骨形态发生蛋白（BMP）等都被证明对软骨细胞的分化和软骨基质的形成具有积极的影响。
通过将这些生长因子合理地应用于组织工程中，可以提高软骨再生的效果。
在实际应用中，组织工程软骨再生技术主要有以下几种方法。
一种是直接将含有细胞和生长因子的支架材料植入受损部位。
骨髓间充质干细胞在Matrigel凝胶支架上的生长与变化张斌斌;高全文;李冰;黄沙;姚斌【摘要】背景:研究表明,Matrigel 作为一种细胞外基质复合物加入到细胞培养体系中,对细胞的增殖、分化、胶原分泌具有促进作用.目的:建立Matrigel复合骨髓间充质干细胞的三维培养模型,观察Matrigel三维培养条件下骨髓间充质干细胞的形态、增殖及存活情况.方法:全骨髓贴壁法分离培养骨髓间充质干细胞,进行成骨、成脂诱导鉴定;CCK-8测定第3代骨髓间充质干细胞的生长曲线;选取生长状态良好的第2代骨髓间充质干细胞,与Matrigel混合形成细胞凝胶复合物,采用相差显微镜和苏木精-伊红染色观察骨髓间充质干细胞的形态及增殖情况,Live/Dead染色评价细胞活性.结果与结论:①全骨髓贴壁法分离培养的比格犬骨髓间充质干细胞具备向成骨、成脂细胞分化的能力;②骨髓间充质干细胞的生长曲线呈 S 形,符合正常细胞的生长特性;③相差显微镜下可见骨髓间充质干细胞在Matrigel中逐渐伸长相互交联,呈三维网状生长,增殖状态良好,随着时间延长(7 d后),基质胶逐渐变软塌陷, 14 d时仍可见少部分细胞网状交联生长;苏木精-伊红染色可见第4天时细胞胞质较大,第7天时细胞细长、相互交联;④三维培养第1,4,7天,骨髓间充质干细胞在Matrigel中活性百分比分别为92.57%,95.54%,97.37%,呈逐渐升高趋势;⑤结果表明,骨髓间充质干细胞在Matrigel中的增殖能力较强,活性较高.%BACKGROUND: Matrigel as an extracellular matrix complex can facilitate cell proliferation, differentiation and collagen secretion in a cell culture system. OBJECTIVE: To establish a three-dimensional culture model of Matrigel combined with bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) and to observe the morphology, proliferation and survival of BMSCs in the Matrigel three-dimensional culture model. METHODS: BMSCs were isolated and culturedby the whole bone marrow adherent method, followed by osteogenic and adipogenic induction and identification. The growth curve of passage 3 BMSCs was determined through the CCK-8 experiment. Passage 2 BMSCs were combined with Matrigel, and the morphology and proliferation of BMSCs were observed by hematoxylin-eosin staining under a phase contrast microscope. The viability of the cells was evaluated by theLive/Dead staining. RESULTS AND CONCLUSION: (1) BMSCs cultured bythe whole bone marrow adherent method had the ability to differentiate into osteoblasts and adipocytes. (2) BMSCs exhibited an "S"-shaped growth curve, which was consistent with the growth characteristics of normal cells. (3) Under the phase contrast microscope, BMSCs cultured by the Matrigel model were extended and interconnected in a three-dimensional network growth state with good proliferation. The Matrigel gradually became soft and collapsed over time (7days) and a few cellswere still in a network growth after 14 days. Hematoxylin-eosin staining results showed that the cell cytoplasm was larger at 4 days and the cells became thinned and mutually cross-linked at 7 days. (4) The active percentage of BMSCs in the Matrigel model was 92.57%, 95.54% and 97.37% at 1, 4, 7 days of culture, respectively. To conclude, BMSCs cultured on the Matrigel has good proliferation and high viability.【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2018(022)013【总页数】6页(P1993-1998)【关键词】干细胞;骨髓间充质干细胞;三维培养;Matrigel;细胞增殖;细胞活性;北京市自然科学基金【作者】张斌斌;高全文;李冰;黄沙;姚斌【作者单位】山西医科大学口腔医学系,山西省太原市 030001;解放军总医院第一附属医院烧伤整形科,北京市 100048;山西医科大学口腔医院,山西省太原市030001;解放军总医院基础医学研究所,北京市 100853;解放军总医院基础医学研究所,北京市 100853【正文语种】中文【中图分类】R394.20 引言 Introduction组织工程是应用细胞生物学和工程学的原理，培养出新的具有特定功能和形态的组织器官，达到修复组织器官和重建功能的目的[1-2]。
生物医学领域中增材制造组织工程支架一、生物医学领域中增材制造组织工程支架概述增材制造技术，也被称为3D打印技术，近年来在生物医学领域取得了显著的进展，尤其是在组织工程支架的制造中。
组织工程支架是一种用于引导细胞生长和组织修复的三维结构，它们可以模拟天然细胞外基质的特性，为细胞提供必要的支持和信号。
增材制造技术以其独特的优势，如设计灵活性、复杂结构的制造能力以及对材料的精确控制，为组织工程提供了新的可能性。
1.1 增材制造技术的核心特性增材制造技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 设计灵活性：可以根据需要定制支架的形状和结构，以适应不同的生物医学应用。
- 复杂结构制造：能够制造出具有复杂内部结构的支架，如仿生结构，以促进细胞生长和组织整合。
- 材料多样性：可以使用多种生物相容性材料进行打印，包括聚合物、陶瓷和金属等。
- 精确控制：可以精确控制支架的孔隙率、孔径大小和分布，以满足特定细胞生长的需求。
1.2 增材制造技术在组织工程中的应用场景增材制造技术在组织工程中的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 骨组织工程：制造用于骨缺损修复的支架，促进骨细胞的增殖和分化。
- 软骨组织工程：打印具有特定力学性能的支架，以模拟软骨组织的特性。
- 皮肤组织工程：制造用于皮肤缺损修复的支架，提供细胞生长的平台。
- 血管组织工程：打印具有良好血流动力学特性的血管支架，用于血管重建。
二、生物医学领域中增材制造组织工程支架的制造技术增材制造组织工程支架的制造技术是实现其在生物医学领域应用的关键。
这些技术不仅需要满足生物相容性和生物功能性的要求，还需要具备高度的精确性和可重复性。
2.1 常用的增材制造技术在组织工程支架的制造中，常用的增材制造技术包括：- 熔融沉积建模(FDM)：通过逐层沉积熔融材料来构建三维结构。
- 光固化立体打印(SLA)/数字光处理(DLP)：利用光固化技术逐层固化液态树脂，形成所需的三维结构。
人工真皮支架研究现状及其发展人工真皮支架材料是运用生物化学方法将天然或人工合成的聚合物运用于临床，以达到维持皮肤干细胞繁殖，且对人体无毒性作用的生物材料。
良好的人工真皮支架材料，可以让皮肤组织工程尽可能地接近正常皮肤组织，以达到皮肤再生的目的。
目前的研究重点是将人工合成类聚合物与天然材料通过一定的生物化学方法及比例进行组合，以形成具有良好的可塑性及适宜的力学特性、高度孔隙度的三维立体结构及生物相容性的复合型支架。
支架材料作为再生模板和基材，其在创面修复的过程中，不仅起到支持细胞和组织的作用，还能影响细胞的发展形态，调控和诱导细胞与组织的分化，以此形成新的组织或器官。
人工真皮支架材料需要在人体中形成具有良好生物相容性、可降解性及抗菌性，且以利于皮肤干细胞黏附，并在其表面上生长繁殖，为皮肤干细胞提供良好的微环境[1].适宜的支架材料在人工真皮创面的修复过程中起着极其重要的作用。
按其来源分为人工合成类与天然类，且各有优缺点，现分别综述人工真皮支架研究现状及其发展，并列举新的研究重点。
1 人工合成类真皮支架材料目前合成类支架材料以聚乙交酯、聚己内酯、聚羟基烷酸酯、聚碳酸酯类等聚酯类支架材料为主。
作为支架材料，其降解速度具有可调控性，且具有出色的机械性能。
因此，合成类支架在生物工程皮肤中占有一席之地。
1.1 聚乙交酯聚乙交酯又称为聚羟基乙酸,其降解产物为对人体无毒性作用的H2O 和CO2.因其可被制成具有良好的三维结构的材料，能够为细胞提供适宜的黏附场所。
其良好的生物相容性、可降解性及显微结构使其成为支架材料的可选材料之一。
Sekiya 等[2]将电纺技术生产的聚乙交酯/胶原纳米纤维应用于小鼠的皮肤缺损模型，并将其与市售的胶原基质在显微镜下进行对比。
结果发现，在聚乙交酯/胶原组织学表现出较高的细胞密度和细的显微组织结构。
证明聚乙交酯/胶原纳米纤维作为支架材料能够有效地促进微血管生成。
郭正等[3]结合聚乙交酯纤维和聚丙交酯纤维体外降解性及细胞在 2 种纤维上黏附情况的优势，设计了一种新型纤维基组织工程肌腱支架，其具有适宜的降解速度，又能为细胞黏附提供场所，可作为一种理想的支架材料。
・综述・骨髓基质干细胞修复骨缺损的研究进展术２００９年１１月第４７卷第３ｌ期李向东－景尚斐２（１．内蒙古自治区林两县医院骨科，内蒙古林两０２５２５０；２．内蒙古医学院第二附属医院手外Ⅱ科，内蒙古呼和浩特０１００３０）【摘要】骨缺损的治疗是困扰骨科临床的难点，传统的治疗方法极为困难。
随着组织工程学的迅速发展，骨髓基质干细胞是被研究最多的种子细胞，通过对其进行基因修饰、构建复合支架材料及促进组织工程骨早期血管化等方法，使应用组织工程技术治疗骨缺损成为目前研究的热点，现对其研究现状及进展进行了综述。
【关键词】骨髓基质干细胞；组织工程；骨缺损；成骨细胞【中图分类号】Ｒ－３３２；Ｑ８１３．５【文献标识码】Ａ【文章编号】１６７３－９７０１（２００９）３１—２６—０３ＲｅｓｅａｒｃｈＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＲｅｐａｉｒｏｆＢｏｎｅＤｅｆｅｃｔｗｉｔｈＢｏｎｅＭａｒｒｏｗＳｔｒｏｍａｌＣｅｌｌ１．ＢｏｎｅＳｕｒｇｅｒｙＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＬｉｎｘｉＣｏｕｎｔｙＨｏｓｐｉｔａｌ，Ｌｉｎｘｉ０２５２５０，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＨａｎｄＭｉｃｒｏｓｕｒｇｅｒｙ，ｔｈｅＳｅｃｏｎｄＡｆｌｉｌｉｅａｔ－ｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＭｅｄｉｃａｌＣｏＵｅｇｅ，Ｈｏｈｈｏｔ０１００１０，Ｃｈｉｎａ【ＡｂｓｔｒａｃｔｌＴｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｏｒｂｏｎｅｄｅｆｅｃｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｎｏｒｔｈｏｐａｅｄｉｃｓｃｌｉｎｉｃ，ａｎｄｉｔｉｓｈａｒｄｆｏｒｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓ．Ｗｉｔｈｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｒｅｐａｉｒｏｆｂｏｎｅｄｅｆｅｃｔｗｉｔｈｔｉｓｓｕｅｅｎ６ｎｅｅｒｉｎｇｈａｓｂｅｅｎａｈｏｔｓｐｏｔ，ｓｕｃｈａｓｇｅｎｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｅｄｃｅＨｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｅ—ｆｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｃａｆｆｏｌｄａｎｄｐｒｏｍｏｔｉｎｇｅａｒｌｙｐｅｒｉｏｄｖａｓｃｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｂｏｎｅｅｌｍ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃａｌ矛Ｖｅｓａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｔｏｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔ－ｕａｔｉｏｎａｎｄａｄｖａｎｃｅｓｉｎｉｔｓｒｅｓｅａｒｃｈ．ＩＫｅｙｗｏｒｄｓＪＢｏｎｅｍａｒｒｏｗｓｔｒｏｍａｌｃｅｌｌ；Ｔｉｓｓｕｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｂｏｎｅｄｅｆｅｃｔ；Ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔｓ由于感染、创伤、肿瘤和先天性疾病造成的骨骼缺损是骨科最常见的治疗难题。
网络出版时间：２０２２－０６－２８９：４９ 网络出版地址：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／３４．１０６５．ｒ．２０２２０６２４．１７４１．０１９．ｈｔｍｌ壳聚糖 β磷酸三钙复合层状支架的制备与研究陆依凡１，２，３，邹多宏４，５，６，丁如愿１，２，３，侯爱兵１，２，３２０２２－０５－１３接收基金项目：国家自然科学基金（编号：３１８７０９６９）作者单位：１安徽医科大学口腔医学院，合肥 ２３００３２２安徽医科大学附属口腔医院，合肥 ２３００３２３安徽省口腔疾病研究重点实验室，合肥 ２３００３２４上海交通大学口腔医学院，上海 ２００００１５上海交通大学医学院附属第九人民医院口腔外科，上海 ２００００１６上海市口腔医学重点实验室，上海 ２００００１作者简介：陆依凡，男，硕士研究生；侯爱兵，男，副教授，硕士生导师，责任作者，Ｅ ｍａｉｌ：ｈｏｕａｉｂｉｎｇ１９６４＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ摘要 目的 通过合成壳聚糖 β 磷酸三钙（ＣＳ β ＴＣＰ）支架，测试其力学性能、生物相容性和体外成骨向分化能力，研究其作为生物支架修复骨缺损的可能性。
方法 通过双向冻干技术制备ＣＳ β ＴＣＰ支架，使用扫描电子显微镜电镜（ＳＥＭ）、能量分散光谱（ＥＤＳ）和Ｘ线衍射仪（ＸＲＤ）对该支架进行结构表征、元素分布和组成成分分析，力学万能仪测试其压缩强度。
通过ＣＣＫ ８法和活死染色探究其生物相容性，采用荧光染色法检测复合组（ＣＳ β ＴＣＰ）支架的细胞黏附生长情况。
ｑＲＴ ＰＣＲ法检测成骨相关基因：骨形态发生蛋白（ＢＭＰ２），ＲＵＮＸ相关转录因子２（ＲＵＮＸ２）和Ⅰ型胶原（ＣＯＬ１）的表达，ＡＬＰ染色检测ＢＭＳＣｓ的成骨分化效果。
结果 扫描电镜结果显示ＣＳ β ＴＣＰ支架呈平行排列的薄层状结构，疏松多孔，β ＴＣＰ颗粒均匀的分布在壳聚糖骨架上，具有良好的机械性能，ＣＳ β ＴＣＰ支架的ＣＣＫ ８结果与对照组无明显差异，活死染色结果表明复合组支架上细胞具有较高的细胞活性。
