组织工程支架材料

骨组织工程多孔支架材料性质及支架制备吴景梅* 吴若峰*上海大学材料科学与工程学院高分子化学与物理系(201800)email:wujingmei@摘要：多孔性生物可降解支架的选择和制备是组织工程技术成功运用的关键，本文从骨架的材料要求、常用的骨架材料、骨架的制备技术等几个方面对组织工程和生物降解支架的工作进行了综述，并对该研究的前景进行了展望关键词：组织工程多孔支架生物降解性制备方法1. 引言组织工程是应用生命科学和工程学的原理和方法，在正确认识哺乳动物的正常和病理两种状态下组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科[1—3]。

组织工程学的基本方法是首先分离培养相关的细胞，然后将一定量的细胞种植到具有一定空间结构的三维支架上，再将此细胞支架复合物植入体内或在体外培养，通过细胞之间的粘附、生长繁殖分泌细胞外基质，从而形成具有一定结构和功能的组织或器官[4—6]。

近年来，随着细胞生物学、分子生物学及生物材料学研究的突飞猛进，组织工程作为一门新兴的交叉学科在其研究和应用方面也取得了很大的进展。

目前组织工程研究的领域主要有皮肤组织工程，骨、软骨组织工程，神经、肌腱组织工程等，其中骨组织工程的研究是最活跃的领域之一。

骨组织工程的研究和应用将会克服现有骨缺损修复中自体骨移植来源少、异体骨移植存在排斥反应的问题和不足，预期它将为骨缺损修复带来美好的前景。

但是骨组织工程研究中还存在许多困难，其中理想的细胞外支架材料的选择和制备是骨组织工程研究中急需解决的困难。

2. 组织工程对支架材料的要求理想的骨组织工程支架材料的要求有[7—8]：(1)良好的生物相容性：除满足生物材料的一般要求，如无毒、不致畸之外，还要有利于种子细胞的粘附、增殖，降解产物对细胞无毒害作用，不引起炎症反应，有利于细胞的生长和分化。

（2）良好的生物降解性：支架材料在完成支撑功能后应能降解，降解速率应与骨组织细胞生长速率相适应。

《仿生矿化静电纺聚酰胺纳米纤维骨组织工程支架研究》篇一一、引言随着生物医学技术的飞速发展，组织工程学在骨缺损修复、软组织重建等领域取得了显著的进步。

其中，仿生矿化静电纺聚酰胺纳米纤维骨组织工程支架作为一项前沿技术，对于提高骨组织修复效率及改善患者生活质量具有重要意义。

本文旨在研究该支架的制备工艺、性能特点及其在骨组织工程中的应用。

二、材料与方法1. 材料准备本研究所用材料主要包括聚酰胺（PA）及其它辅助材料。

PA是一种生物相容性好、可降解的合成高分子材料，适用于制备组织工程支架。

2. 制备工艺（1）静电纺丝技术：采用静电纺丝技术制备聚酰胺纳米纤维。

（2）仿生矿化：通过模拟生物矿化过程，使纳米纤维表面形成矿物质沉积，提高支架的生物活性和骨结合能力。

（3）支架制备：将矿化后的纳米纤维进行加工，制备成适合骨组织工程应用的支架。

3. 实验方法（1）扫描电子显微镜（SEM）观察支架的形态结构；（2）采用力学性能测试评估支架的机械强度；（3）体外细胞培养实验评价支架的生物相容性；（4）动物实验验证支架在骨组织工程中的应用效果。

三、结果与讨论1. 形态结构分析SEM观察结果显示，仿生矿化静电纺聚酰胺纳米纤维骨组织工程支架具有优异的形态结构，纳米纤维排列紧密，孔隙率适中，有利于细胞生长和营养物质传输。

2. 机械性能分析力学性能测试表明，该支架具有较高的机械强度和稳定性，能够满足骨组织工程应用的需求。

3. 生物相容性评价体外细胞培养实验结果表明，该支架具有良好的生物相容性，能够支持细胞的黏附、增殖和分化。

此外，仿生矿化过程使支架表面形成的矿物质沉积有助于提高成骨细胞的活性。

4. 动物实验结果动物实验结果表明，该支架在骨组织工程应用中具有良好的效果。

植入动物体内后，支架能够与周围骨组织紧密结合，促进新骨生成，加速骨缺损修复。

此外，该支架的降解速率与新骨生成速率相匹配，有助于维持骨组织的稳定性。

四、结论本研究成功制备了仿生矿化静电纺聚酰胺纳米纤维骨组织工程支架，具有优异的形态结构、机械性能和生物相容性。

生物材料在组织工程中的应用生物支架和细胞培养的协同作用生物材料在组织工程中的应用：生物支架和细胞培养的协同作用在组织工程领域，生物材料广泛应用于人体组织修复和再生方面。

生物支架是一种用于构建组织工程的材料，而细胞培养是将细胞种植到生物支架上进行培养的过程。

这两者共同发挥着协同作用，对于组织工程的成功是至关重要的。

1. 生物支架的概述生物支架是一种三维结构的材料，用于提供细胞黏附、分化和组织重建的支持。

生物支架可以使用各种生物材料制备，如生物聚合物、生物陶瓷和天然生物组织等。

这些材料具备良好的生物相容性和生物降解性，在体内可以逐渐降解并与周围组织相融合。

2. 细胞培养的重要性细胞培养是将细胞置于生物支架上进行体外培养的过程。

此过程旨在促进细胞生长、增殖和分化，使其能够在体内维持正常的生物功能。

细胞的正确培养能够决定生物支架在体内的修复效果，并且对于组织工程的成功具有至关重要的作用。

3. 生物支架与细胞的相互作用生物支架的特殊结构和物理化学性质能够引导细胞的黏附和生长。

生物支架提供了一个合适的微环境，使细胞能够定向分布、扩增和分化。

同时，生物支架的孔隙结构可以促进血管新生和养分的传递，为细胞的生存和功能提供支持。

4. 细胞培养的优化为了获得最佳的细胞培养效果，需要优化培养条件，包括培养基配方、生物支架的物理化学特性以及培养环境的控制等。

此外，细胞的来源和种类也会影响细胞培养的结果。

不同的细胞来源和类型需要有针对性地进行培养条件的设计和优化。

5. 生物支架与细胞培养的应用生物支架与细胞培养的协同作用已广泛应用于各个组织工程领域。

例如，骨修复方面的研究表明，将骨细胞培养在生物陶瓷支架上可以促进骨组织的再生；软骨修复方面的研究则通过将软骨细胞培养在生物聚合物支架上实现软骨组织的重建。

总结：生物支架和细胞培养的协同作用对于组织工程的成功具有重要意义。

生物支架提供了一个合适的微环境，为细胞的黏附、生长和分化提供支持。

组织工程在皮肤再生中的应用研究 皮肤是人体最大的器官，它不仅起到了保护身体内部组织和器官的作用，还参与了体温调节、感知外界刺激等重要生理过程。然而，由于烧伤、创伤、慢性疾病等原因导致的皮肤损伤和缺失，给患者带来了巨大的痛苦和生活不便。传统的皮肤修复方法，如自体皮肤移植、异体皮肤移植等，存在着供体不足、免疫排斥等问题。组织工程的出现为皮肤再生提供了新的思路和方法，成为了近年来生物医学领域的研究热点之一。

组织工程是一门融合了生物学、工程学和医学的交叉学科，旨在通过构建生物活性材料、细胞和生物因子的三维复合体系，模拟体内组织的微环境，促进受损组织的再生和修复。在皮肤再生领域，组织工程的应用主要包括以下几个方面：

一、支架材料的选择和设计 支架材料是组织工程皮肤的重要组成部分，它为细胞的生长、迁移和分化提供了支撑和引导作用。理想的支架材料应具有良好的生物相容性、生物可降解性、孔隙率和机械性能。目前，常用于皮肤组织工程的支架材料主要包括天然高分子材料（如胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸等）和合成高分子材料（如聚乳酸、聚乙醇酸、聚己内酯等）。

天然高分子材料具有良好的生物相容性和细胞亲和性，但机械性能较差，降解速度难以控制。合成高分子材料则具有较好的机械性能和可调控的降解速度，但生物相容性相对较差。为了克服单一材料的局限性，研究人员常常采用复合的方法，将天然高分子材料和合成高分子材料结合起来，制备出性能更加优越的支架材料。例如，将胶原蛋白和聚乳酸复合，可以提高支架材料的机械强度和稳定性，同时保持良好的生物相容性。

此外，支架材料的孔隙率和孔径大小也对细胞的生长和组织的形成有着重要影响。高孔隙率和适当孔径大小的支架材料有利于细胞的黏附、增殖和营养物质的交换。研究人员通过各种方法，如静电纺丝、相分离、气体发泡等，来制备具有合适孔隙结构的支架材料。

二、种子细胞的来源和培养 种子细胞是组织工程皮肤的核心成分，它们负责合成和分泌细胞外基质，最终形成新的皮肤组织。在皮肤组织工程中，常用的种子细胞包括角质形成细胞、成纤维细胞、内皮细胞等。