脊髓组织工程中纳米支架材料探究进展.doc

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1、脊髓组织工程中纳米支架材料探究进展【摘要】随着纳米技术的迅速发展和广泛应用，也为脊髓组织工程生物材料的发展开辟了一个全新的领域。纳米材料因具有一些独特的效应，有利于细胞的黏附、增殖和功能的增强,使其在脊髓损伤修复的研究中将发挥越来越大的作用。【关键词】纳米材料；脊髓损伤；组织工程；细胞支架Abstract：Withtherapiddevelopmentandwideapplicationofnano-techonology,thedevelopmentofspinetissueengineeringmaterialshasbeenusheredinto

2、abrandfield.Becauseofitsuniqueeffectsofpromotingcelladhesion,proliferationandfunction,nano-meterialwillplaymoreandmoreimportantroleintheresearchonspinecordinjuryrepair.Keywords：nanometermsterial；spinalcordinjury；tissueengineering；cellscaffold纳米技术(nanotechnology)是指在0.1〜100nm量度范围内

3、对物质结构进行研究和制造的技术。当粒子尺寸进人纳米量级时，其本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因此表现出的许多特有性质在催化、光吸收、生物医药、磁介质及新材料等方面有广阔的应用前景。在脊髓组织工程支架材料的合成与制备中，通过采用纳米技术对生物材料表面改建或者直接采用纳米材料或纳米复合材料，不仅能提高细胞与材料的黏附能力，也能提高材料的生物相容性，同时有利于细胞的分化和增殖，因此在脊髓组织工程有着良好的应用前景。现将纳米支架材料在脊髓损伤修复组织工程中的应用作一综述。1脊髓组织工程的概念脊髓损伤后神经功能的恢复至今仍是困扰医学

4、界的难题，近年来组织工程技术的兴起为脊髓损伤的恢复带来了新的希望。脊髓组织工程的基本思路是首先在体外分离、培养种子细胞，然后将一定量的种子细胞种植到具有一定形状的三维生物材料支架上，持续培养扩增，形成细胞-生物材料复合物，再种植体内，最终形成具有一定结构和功能的组织或器官。在这个体系中，细胞、支架或生物材料的构建以及细胞和材料间的相互作用是三个主要因素［1］。用于脊髓损伤修复的种子细胞目前主要有神经干细胞、嗅鞘细胞、施旺细胞等，如果单纯移植细胞治疗时移植而没有有效的支撑，周围组织易塌陷，对细胞形成挤压，使得细胞形成杂乱的凹块，轴突无法充分延伸与周围正常

5、组织形成突触。生物支架材料为种子细胞的生长提供适宜的环境和限定的空间，防止外界其它成分的干扰和胶质瘢痕的形成，指引神经元轴突延伸，使新形成的组织接近于正常的解剖结构，有利于功能性连接的建立。支架材料及其三维结构对治疗效果具有至关重要的作用。目前应用的组织工程支架材料在物理性能、生物性能及其形态结构与正常的在体脊髓相比，都有较大的差距，尚无与脊髓三维结构高度相似且在理化性能也与脊髓相似的支架材料［2］。2传统的生物支架材料细胞移植支架种类较多，按材料可分为天然生物支架材料、人工合成支架材料和复合型支架材料3大类。2.1天然生物支架材料用于脊髓细胞移植支架

6、的天然生物支架材料主要分为蛋白质和多糖2类。该类材料最大优点是生物相容性好，降解产物易于被吸收而不产生炎症反应，但存在力学性能差,尤其是力学强度与降解性能间存在反对应关系，即高强度源于高分子量，导致降解速度慢，难于满足组织构建的速度要求，也使构建多孔三维支架存在困难，并受到分离、提取过程中不同批号之间质量难以控制的影响。2.2人工合成支架材料包括不可降解的非生物材料如尼龙、硅胶管、聚氨酯，可降解聚合物主要有聚務基乙酸、聚乳酸、聚乳酸聚轻基乙酸共聚体等。可降解性合成高分子材料是目前组织工程用生物材料的主要研究对象，这类材料降解速度和强度可调，容易塑型和构

7、建高孔隙度三维支架，其主要缺陷在于降解产物容易产生炎症反应，降解单体集中释放，会使培养环境酸度过高，对宿主组织和种子细胞可能具有不良影响，材料表面也容易残留对细胞有毒性作用的有机溶剂等。另外，可降解性合成高分子材料对细胞亲和力弱，需要进行表面修饰才能更好地黏附细胞和复合营养因子。2.3复合型支架材料复合型支架材料可以由天然可降解生物材料之间混合而成，如胶原-壳聚糖、明胶-壳聚糖、胶原-硫酸软骨素等，也可以由人工合成的材料混合如聚乙烯醇-壳聚糖、透明质酸-戊二醛等。复合材料制成的支架在兼顾其它优良功能而改变复合物比例时，其韧性和硬性等机械性能和同质性可能

8、变低,不利于支架对负荷的承受。3纳米支架材料的生物学特征及其构建3.1纳米支架材料的生物学特征