生物材料学-第八章医用高分子材料.ppt

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1、第八章组织工程肝的组织工程起源器官康复.肌肉骨膜起源骨髓血导管胶原质两性分子的器官捐赠人胎的组织工程(TissueEngineering)是近年来正在兴起的一门新学科，属于生物高技术范畴定义：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的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组织工程研究主要包括四个方面：种子细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以以及组织工程的临床应用组织工程研究内容组织工程

2、的核心建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代基本原理和方法将体外培养扩增的正常组织细胞，吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物，将细胞-生物材料复合物植入机体组织、器官的病损病分，细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织，而达到修复创伤和重建功能的目的。组织工程研究包括以下四个方面种子细胞研究细胞外基质的研究组织器官的构建组织工程临床应用种子细胞研究种子细胞

3、的培养是组织工程的基本要素，细胞主要来源于自体、同种异体、异种组织细胞等。自体组织细胞应为首选1．载体等技术用于细胞的快速增殖2．干细胞工程3．采用各种生长因子和端粒酶调节与延缓细胞的老化4．采用各种方法（包括自身转化、化学、物理、病毒等方法）诱导细胞发生转化，使其倍增时间减少，永生化或生命期延长，也是一个努力方向细胞外基质的研究ECM均质状态的基质（蛋白多糖、糖蛋白）和细丝状的胶原纤维ECM是细胞附着的基本框架和代谢场所，其形态和功能直接影响所构成的组织形态和功能理想的ECM应具有以下特点①生物相容性好②

4、有可吸收性③有可塑性④表面化学特性和表面微结构利于细胞的粘附和生长⑤降解速率可根据不同细胞的组织再生速率而进行调整。细胞外基质的研究组织工程所应用的材料天然ECM：采用胶原制作人工皮和血管的模型人工的ECM：聚乳酸、聚羟基乙酸、两者的共聚物（PGA-PLA）、聚ρ-羟基丁酯（PHB）；聚乳酸-已内酯的共聚物（PLC）、聚原酸酯、聚磷本酯、聚酸酐天然高分子同合成高分子的复合物，如胶原-PCA的复合物等有机材料同无机材料的复合物，如羟基磷灰石-甲壳素的复合物，羟基磷灰石-PLA的复合物等组织器官的构建1．骨组织

5、构建构建组织工程骨的方式有几种：①支架材料与成骨细胞；②支架材料与生长因子；③支架材料与成骨细胞加生长因子。生长因子通过调节细胞增殖、分化过程并改变细胞产物的合成而作用于成骨过程组织器官的构建2．组织工程血管构建血管壁中切取弹性基膜，并在其上培养鼠动脉平滑肌细胞；或用I型胶原制备基质材料与各型血管壁细胞成分合成血管模型。组织工程临床应用组织工程中临床应用是在组织构建完成了动物试验之后，在人体上的应用，这也是组织工程的最后一步。目前，组织工程的研究只有活性皮肤达到了这一步。组织工程支架材料一、骨组织工程支架材

6、料二、神经组织工程支架材料三、血管组织工程支架材料四、肌腱组织工程支架材料五、皮肤组织工程支架材料六、角膜组织工程支架材料七、肝、胰、肾、泌尿系统组织工程支架材料骨组织工程支架材料必须具备以下两个功能（1）有一定机械强度以支撑组织的高强度材料，以保证材料植入人体后，有支撑体的重量，不改变骨骼形状。（2）有一定生物活性可诱导细胞生长、分化，并可被人体降解吸收分为两类，即生物降解和非生物降解型高聚物（碳素纤维，涤纶，特氟隆），金属材料（不锈钢，钴基合金，钛合金），生物惰性陶瓷（氧化铝，氧化锌，碳化硅），生物活性

7、陶瓷（生物玻璃，羟基磷灰石，磷酸钙）等纤维蛋白凝胶、胶原凝胶、聚乳酸、聚醇酸及其共聚体、聚乳酸和聚羟基酸类、琼脂糖、壳聚糖和透明质酸等多糖类。图一：一名7岁男孩沈某因车祸造成颅骨6×6厘米缺损图二：采用组织工程技术构建的颅骨移植修复，经4个月随访，这块占颅骨总面积达1／6的组织工程化颅骨在人体内稳定存在，生长良好。神经组织工程支架材料理想的人工神经是一种特定的三维结构支架的神经导管，可接纳再生轴突长入，对轴突起机械引导作用，雪旺细胞支架内有序地分布，分泌NTFs等发挥神经营养作用，并表达CAM、分泌ECM，

8、支持引导轴突再生。以往用于桥接神经缺损的神经套管材料有硅胶管、聚四氟乙烯、聚交酯、壳聚糖等。目前用于人工神经导管研究的可降解吸收材料有聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）及它们的共聚物等。神经组织工程支架材料神经支架材料的功能有两种（1）必须为神经的恢复提供所需的三维空间，即要保证神经导管具有合适的强度、硬度和弹性，使神经具有再生的通道。（2）要保证其有理想的双层结构：外层提供必要的强度，为毛细血管和纤维组织长入