血管组织工程

第27卷第1期2006年1月武汉大学学报(医学版)Medical Journal of Wuhan University Vol.27No.1J an ,2006课题来源:国家自然科学基金(30471670)作者简介:刘阳,男,19782,医学硕士生,主要从事组织工程血管方面的研究通讯作者:谭最,男,19612,医学博士,主任医师,主要从事血管外科方面的研究组织工程血管支架研究进展刘　阳　谭　最武汉大学中南医院血管外科　武汉　430071摘要　组织工程血管支架是血管组织工程学中的一个重要组成部分。

过去20多年时间里,组织工程血管支架材料由简单的天然材料发展到高分子可降解材料和生物材料的复合物;设计和加工的方式由单纯的手工发展到潜力巨大的快速成型技术,取得了令人瞩目的成绩。

目前组织工程血管支架材料的性能还有待完善,设计加工方法还不够成熟,该领域今后的发展方向为支架材料的复合化和支架设计加工的产业化。

关键词　组织工程;血管支架;可降解材料;快速成型中图分类号　R318.11　文献标识码　A 文章编号　167128852(2006)0120124206Study of Scaffold on Tissue E ngineered Blood V esselL IU Yang ,TAN ZuiDe pt.of V ascul ar S ur gery ,Zhongnan Hos pit al of W uhan U ni versit y ,W uhan 430071,Chi naAbstractThe blood vessel scaffold is one of t he important part s of tissue engineered blood vessel.In t he past twenty years ,t he simple crude materials used in tissue engineered blood vessel had been substit uded by t he compounds of macro molecule synt hetic biodegradable polymers and biomateri 2als ;man 2made skill of t he design and manufact ure scaffolds had been substit uded by t he more po 2tential technique of rapid p rototyping (RP ).The performance of tissue engineered blood vessel scaffold is not satisfied and t he technique of t he design and manufact ure scaffolds is not perfect by now.The compo sition of t he materials and t he indust rialization of t he design and manufact ure is t he destination of developing tissue engineered blood vessel in t he f ut ure.K ey Words Tissue Engineering ;Blood Vessel Scaffold ;Degradable Polymers ;Rapid Proto 2typing1　介绍 组织工程学是20世纪80年代提出的一门新兴交叉学科。

组织工程在血管再生中的研究进展血管系统在维持人体正常生理功能中起着至关重要的作用，它负责输送氧气、营养物质，并带走代谢废物。

然而，由于各种疾病（如动脉粥样硬化、血管损伤等）导致的血管功能障碍和血管缺失，严重威胁着人类的健康。

传统的治疗方法，如血管移植和介入治疗，在某些情况下存在局限性。

因此，组织工程技术的出现为血管再生带来了新的希望。

组织工程是一门融合了生物学、工程学和医学的交叉学科，旨在构建具有生物活性和功能的组织替代物。

在血管再生领域，组织工程的核心目标是利用生物材料、细胞和生物活性因子，制造出能够替代或修复受损血管的功能性血管移植物。

一、生物材料在血管组织工程中的应用生物材料是血管组织工程的基础，其作用是为细胞提供生长和分化的支架。

理想的血管组织工程生物材料应具备良好的生物相容性、可降解性、适当的机械强度和孔隙结构。

天然生物材料，如胶原蛋白、纤维蛋白和壳聚糖等，由于其与人体组织的相似性，具有良好的生物相容性。

胶原蛋白是血管细胞外基质的主要成分之一，以其为基础的支架可以模拟天然血管的结构和功能。

纤维蛋白则具有良好的止血和促进细胞黏附的特性，常用于构建血管组织工程的临时支架。

合成生物材料，如聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）及其共聚物（PLGA）等，具有可调控的机械性能和降解速率。

通过改变材料的组成和结构，可以定制满足不同需求的血管支架。

此外，还有一些新型的生物材料，如纳米材料和水凝胶等，也在血管组织工程中展现出了巨大的潜力。

纳米材料具有高比表面积和独特的物理化学性质，可以增强细胞与支架的相互作用。

水凝胶则能够模拟细胞外基质的湿润环境，为细胞提供良好的生存空间。

二、细胞在血管再生中的作用细胞是血管组织工程的关键组成部分，包括内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞等。

内皮细胞是血管内壁的主要细胞类型，负责维持血管的通透性和抗血栓形成。

在血管再生过程中，内皮细胞的快速覆盖对于防止血栓形成和血管狭窄至关重要。

组织工程技术在血管修复中的应用研究随着人口老龄化问题日益突出，心血管疾病也成为了一个越来越普遍的问题。

尤其是动脉硬化症的发病率日益增高，给人们的健康带来了难以避免的风险。

因此，我们需要新的治疗方法来减轻心血管疾病带来的伤害，同时促进心血管的健康。

组织工程技术是一种新兴的技术，通过利用人体自身的再生能力，利用细胞、基质和信号传导等机制，来完成人体组织的修复和再生。

在这个领域中，有许多新技术得到了广泛的应用。

其中，组织工程技术在血管修复中的应用研究，是一个备受关注的研究方向。

血管是身体的重要组成部分，通过血液循环，将氧气和营养物质输送到身体内部各个器官和组织中。

因此，当心血管出现故障时，就有可能对人体造成严重的伤害。

在过去，同种异体血管移植和人工血管被广泛使用，但这些传统方法存在某些缺陷，导致后续的治疗不尽如人意。

随着组织工程技术的发展，血管修复的方法也得到了很大的进步。

现如今，研究人员可以通过使用生物材料和细胞来定制新型血管并进行种植。

这个过程中，在血管周围种植适当的基质，并使用复杂的信号传导机制将细胞组织成为血管结构，这个新型的血管可以提供更好的生理和机械特性以及持久性。

这种方法能够更好的与人体本身的血管结构相融合，从而提高血管修复的效果，降低血管移植过程中的合并症的发生率。

目前已经有很多的研究证明，组织工程技术在血管修复中有着非常广泛的应用价值。

例如，20年前，一项研究证明，在外周动脉疾病患者中，用自体静脉构建血管移植物的治疗效果显著高于传统的异体血管移植物。

而这一结果的得出，则完全借助于组织工程技术。

同时，组织工程技术可以被应用于狭窄血管和冠状动脉支架的修复中。

在这种情况下，研究人员可以通过培养和构建新的血管组织，来修复受损的部分。

在临床前和临床试验中，组织工程技术已经显示出了超越传统治疗方法的疗效和效益。

此外，组织工程技术在心脏起搏器的修复和重建中，也是一种有趣的应用分支。

在这种情况下，生物材料可以用于配合电子技术来代替传统心脏起搏器，以解决电子设备可能产生的各种问题。

血管组织工程研究进展【关键词】血管・组织工程组织工程的概念是美国科学基金会于1987年提出的，是综合应用生命科学和工程学的原理，研制并开发出组织、器官的替代物以解决组织缺损和器官损伤的修复和重建问题。

血管组织工程是指利用血管壁的正常细胞和生物可降解材料来制备、重建和再生血管替代材料的科学。

目前国内外已经进行了较多的研究以期研制出无免疫原性、抗血栓形成、组织和细胞相容性高、具有必然强度和生长性并能普遍应用于临床的血管替代物，以解决临床上医治血管狭小或闭塞致使的缺血性疾病自体血管移植中血管来源有限的问题［1］。

血管组织工程的研究内容要紧包括三个方面：①种子细胞的研究；②细胞外基质（extracellularmatrix,ECM）替代物的研究；③组织工程血管（tissue engineered tissue）三维培育的研究。

1 种子细胞的研究血管组织工程所应用的种子细胞包括内皮细胞、滑腻肌细胞和成纤维细胞。

内皮细胞覆盖于血管的内表面，呈单层排列，并能分泌多种血管活性因子如内皮素、前列腺素、NO等，具有抑制血小板聚集、抗血栓形成及抗内膜增生的作用［2］，从而维持血管的稳固性。

内皮细胞在人［3］和动物［4］的血管移植物模型中已显示出提高血管通畅率的能力。

因此，内皮细胞是血管组织工程中最重要的种子细胞。

血管壁细胞自体血管壁细胞具有无免疫原性，在体外进行培育、扩增后普遍应用于组织工程血管的研究。

其来源要紧有以下几个：①自体非必需的血管（如大隐静脉）；②腹膜或皮下脂肪组织（如微血管内皮细胞）。

自体血管壁细胞的获取是一种机体侵入性操作，尤其是动脉的获取对机体危害更大，自体静脉位置表浅，取材相对方便。

Schnell等［5］做了在心血管组织工程中大隐静脉与主动脉组织作为种子细胞的比较研究，结果显示大隐静脉滑腻肌细胞具有良好的活性及增殖能力，经培育种植于生物可吸收支架后，其胶原的形成和机械特性均优于主动脉。

组织工程学在临床医学中的应用组织工程学是现代医学中的一大进展，它通过生物材料、细胞生态学和生物反应工程等技术手段，利用人体自身的生理活性，重建功能缺失部位的生物组织，以实现替代、修复或再生组织的作用。

这一技术的应用范围非常广泛，从骨科到心血管外科，从皮肤到肝脏，都有所涉及。

在临床医学中，组织工程学已经逐渐成为一种前沿和极具价值的技术，为许多患者带来了新的治疗选择。

一、心血管组织工程学心血管组织工程学是利用细胞和生物材料重建心血管系统的一种方法。

随着心脏病和血管病的不断增加，这一技术已成为关键的治疗方法之一。

研究人员已开发出许多方法和技术，如制备支架和纤维网、生物反应器和细胞培养技术等，以支持心血管细胞的生长和再生。

这一领域的突破不仅能够修复受损的心血管组织，还为心脏瓣膜、大血管和冠状动脉疾病的治疗提供了崭新的选择。

二、骨科组织工程学骨科组织工程学主要应用于骨骼退化、骨折和骨癌等领域。

利用细胞学、生物材料和生物反应工程技术，可以修复或替代丧失的骨质和关节软骨。

这一技术可以通过制作支架、向骨植入细胞和矩阵等方式，同时促进骨细胞的再生和培养。

骨科组织工程学已经成为一个快速发展的领域，在骨科手术的治疗中是一个极其有价值的新技术。

三、皮肤组织工程学皮肤组织工程学主要应用于烧伤、创伤和生殖器疾病等领域。

通过细胞培养技术和生物材料的制备，可以制作出与正常皮肤相似的人造皮肤，以替代或补充患者体内短缺的皮肤细胞和组织。

这一技术还可以用于治疗膀胱、阴茎和口腔等部位的缺陷和疾病。

皮肤组织工程学已经在临床医学中得到广泛的应用，成功地为数千名患者恢复了不同程度的皮肤功能。

四、肝脏组织工程学肝脏组织工程学是为肝脏疾病治疗提供一种新型方法和方案。

该方法基于细胞和生物材料的完美结合，利用3D细胞培养和3D打印技术等，制作出与正常肝脏相似的人造肝脏。

这种人造肝脏可以支持患者的肝细胞生长和再生，从而增强患者的肝功能，减少慢性肝病等需要进行肝移植的疾病的发生率。