【5A版】组织工程.ppt

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1、1答案是四个字提示一：时代杂志于2000年将其列为二十一世纪十大热门工作的榜首；提示二：哪吒；提示三：壁虎；提示四：预定器官提示五：再生医学组织工程TissueEngineering3「哪咤」的故事哪咤击毙龙王三太子后，四海龙王前来复仇，哪咤为救父，遂自刎，削骨还父、剔肉还母而身亡，其师尊太乙真人以莲花堆成哪咤身形，炼成莲花化身之躯以使哪咤复活。在21世纪的今日，各项科技突飞猛进，「莲花化身」这种组织器官再生的说法，已不再只是出现在小说中遥不可及的神话。4自然界中的器官再生壁虎遇到敌人袭击时会自断尾巴，趁敌人陶醉在香「尾」大餐时，一溜烟地跑掉，不过一段时间后

2、，全新的尾巴又会自动长出来；海星砍成两半丢入海中，海星不但不会死亡，且每一半都可长成独立的个体；这种特性叫做「再生」；拥有这般器官再生的神奇功能，实在令人称羡。近代科学家们凭借着一股「临渊羡鱼，不如退而结网」的坚定信念，发挥「仿效自然」的巧思，重建受损的人体组织，这就是「组织工程」的主要精髓。5治疗医学预防医学再生医学6自体组织移植异体组织移植人工代用品免疫排斥反应供体数量不足道德伦理制约器官移植组织工程7传统上，外科医生对于受损组织的处理，都是以手术重建的方式进行，也就是对患处直接作手术缝合或利用人体组织移植以达修复的目的。二次大战期间，由于科技知识爆炸，

3、以及各学科间的相互整合，科学家提出了「仿效自然」的想法，希望以人工制造方式，创造出与人体正常器官相同的取代物。使用人工物质如合成高分子等，作为取代物的人工器官与生医材料，这一波风潮在1970年代达到高峰。科学家们发现，人工合成的物质若长久置放在人体内，会有慢性发炎等免疫排斥问题产生。新一代的思维模式，尝试结合人体组织移植与人工材料修复的优点，开启了组织工程的新纪元。89引起广泛重视与讨论的「再生医学」，可以大致分为两个部分：第1个部分主要是「干细胞疗法」，利用多才多艺的干细胞来补充因为疾病或受伤无法工作的细胞第2个部分是「组织工程」。10若有一位小耳症的病人

4、想要重建缺陷的耳朵，这时可以用可分解材料加工做成这位病人正常耳朵的样子（就是耳朵「支架」），然后在病人的耳朵上挖个几乎看不见的小伤口，取出一点耳朵软骨细胞，在体外复制大量的软骨细胞做为种子，再播种回到耳朵「支架」中。种到耳朵「支架」中的软骨细胞若在体外有合适的环境，经过一段时间（例如一、两个月）就会长出真正的耳朵软骨，这时再把长出来的再生组织移回到病人的身上。11在这个过程中，工程师能为细胞做些什么事呢？首先，材料工程师／高分子科学家必须先对承载细胞的「支架」材料做出完美的设计，让这些细胞能高高兴兴地在「支架」材料上面成家立业。例如，「支架」材料上孔洞的大小

5、得让细胞播种得进去，也才能进一步复制及生长。此外，「支架」材料在细胞成家立业、生长出真正的组织后，必须功成身退而分解掉。这个过程若控制不当，细胞就会拒绝工作，组织再生就无法成功。12另一方面，由于「支架」材料上面还没有血管帮细胞运送营养与排除废物，因此化学工程师／机械工程师这时要介入帮忙。化学工程师要设计与身体情况相仿的动态流体系统，例如利用外在流场等，促进细胞在「支架」材料中营养的进入与废物的排除。机械工程师要计算出动态系统（如流场）中是否具有能促进细胞辞能健全的合适力场，还要进行良好的支架外观设计与制造等工作。这些都会使得细胞与「支架」材料共同培养，长出

6、组织的过程更加顺利。13支架材料上面改播种干细胞，在很多情况下发现干细胞较原组织细胞具有更高的活性，会使再生出来的组织在功能上更接近原来想要的组织。但是干细胞对于支架材料也更加挑剔。材料的选择往往影响干细胞的分化与命运。有人更把纳米材料的理念镶入局支架材料的设计中，希望利用纳米材料具有仿生的特性来加强干细胞的性质。这些研究也引发了许多结合纳米医学与再生医学的联想。14同样地在支架材料与干细胞共同培养系统中的力场与流体场的设计也会影干细胞的未来走向。生物机械学家推测：干细胞虽然多才多艺，具有分化成不同组织细胞的特性，但若施以压力比较容易变成软骨，改用切力比较容

7、易变成硬骨，施以拉力则容易变成韧带等，这些知识的建立需要庞大的研究成果为基础。15想象一下骨折无法愈合，可能面对一辈子的疼痛与行动不便，骨科医师在骨折缺损处，填上一种含生长因子的接合剂，结果骨折处神奇地愈合了。肝脏病人需要新的肝，医生不需烦恼移植肝脏来源的取得，直接植入病人自己的干细胞进行修补，就能恢复正常的肝功能。这些场景都已不再是科幻电影中的虚拟情节，借着组织工程，人体组织与器官的病变与缺损，都可以像汽车进保养厂般换上新的零件，而恢复正常的功能。16组织工程基本概念应用工程学和生命科学的原理与方法,将在体外培养、扩增的功能相关的活细胞种植于多孔支架上,细

8、胞在支架上增殖、分化,构建生物替代物,然后将之移植到