生物新材料在组织工程中的研究及利用

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1、生物新材料在组织工程中的研究及利用生物新材料在组织工程中的研究及利用组织工程是指应用生命科学与工程的原理和方法，构建一个生物装置，来维护、增进人体细胞和组织的生长，以恢复受损组织或器官的功能。它的主要任务是实现受损组织或器官的修复和再建，延长寿命和提高健康水乎。其方法是，将特定组织细胞种植于一种生物相容性良好、可被人体逐步降解吸收的生物材料（组织工程材料）上，形成细胞－生物材料复合物；生物材料为细胞的增长繁殖提供三维空间和营养代谢环境；随着材料的降解和细胞的繁殖，形成新的具有与自身功能和形态相应的组织或器官；这种具有生命力的活体组织或器官能对病损组织或器宫进行结构、形态和功能的重建，并达到

2、永久替代。近10年来，组织工程学发展成为集生物工程、细胞生物学、分子生物学、生物材料、生物技术、生物化学、生物力学以及临床医学于一体的一门交叉学科。　　生物材料在组织工程中占据非常重要的地位，同时组织工程也为生物材料提出问题和指明发展方向。由于传统的人工器官（如人工肾、肝）不具备生物功能（代谢、合成），只能作为辅助治疗装置使用，研究具有生物功能的组织工程人工器官已在全世界引起广泛重视。构建组织工程人工器官需要三个要素，即种子细胞、支架材料、细胞生长因子。最近，由于干细胞具有分化能力强的特点，将其用作种子细胞进行构建人工器官成为热点。组织工程学已经在人工皮肤、人工软骨、人工神经、人工肝等方面

3、取得了一些突破性成果，展现出美好的应用前景。　　专家预计，新型组织工程的开发具有广阔的市场前景。目前，发达国家都投入巨资开展组织工程产品的研发。我国十五、十一五规划也将组织工程列入重点发展的领域之一，是973、863计划等资助的重要方向。福建是海洋大省，贝壳类海产品极为丰富，支架材料的来源非常广泛，且成本比现有的合成材料低三分之二，发展这一项目具有得天独厚的条件。　　　　替代输尿管缺损的组织工程学材料　　　　简介：随着组织工程学技术的发展,组织工程学材料之一--ECM作为修复缺损区的材料得到了广泛应用。该材料具备二个特点:(1)作为异体组织材料,在经特殊脱细胞处理后,已无含细胞抗原的细胞成

4、分,仅保留了由胶原蛋白,蛋白多糖,糖蛋白等低抗原物质构成的ECM。ECM的种属差异小,抗原性弱,移植后不易产生排斥反应。(2)该材料可为细胞提供生存的三维空间,有利于细胞获得足够的营养物质,进行气体交换并排除废物。将输尿管ECM移植于缺损区后,保持输尿管完整性,保证尿液流通的作用,同时还可作为自体输尿管细胞生长框架,诱导自体细胞长入其内。因输尿管有极强的再生能力,移植后自体输尿管将形成新的具有原来功能和形态的输尿管,达到修复和重建的目的。　　意义：为寻求理想的输尿管替代材料，该项目应用组织工程学材料--同种异体脱细胞输尿管细胞外基质作为输尿管替代材料,并在动物实验取得满意结果的基础上,成功

5、应用于临床。　　项目负责：北京积水医院泌尿外科；申鹏飞　　湖南医科大学湘雅医院泌尿外科；胡杰　　杰雅莱福生物技术公司技术部。　　　　组织工程角膜生物材料载体制备　　　　简介：成年York猪角膜基质材料，以Triton联合0.25%胰酶，处理30min～3h为材料1；Triton联合DNA、RNA酶，处理8～14h为材料2；Triton联合0.25%胰酶、DNA-RNA酶，处理3～5h为材料3。3种材料用无水氯化钙脱.LEM和胎牛血清等组成。将这些成分按适当的比例混合即可形成类似于天然心肌组成的支架材料，与心肌细胞混合后可铸成各种形状心肌细胞-支架材料构建物。用这种支架材料可构建出一致跳动的

6、组织工程化心肌组织。　　意义：一种应用于心肌组织工程的支架材料的制造方法。根据天然心肌细胞外基质的主要组成分按适当的比例和步骤混合而成，具有促进心肌细胞生长和跳动的生物学特性和力学性能。　　项目负责：中国人民解放军军事医学科学院基础医学研究所。　　　　可降解聚合物用作骨组织工程细胞外基质材料　　　　简介：现有的骨替代材料用作骨组织工程细胞外基质材料都或多或少的存在一些缺点。人工合成可降解聚合物材料由于其组成成分、分子量、表面微结构、大体形态、机械性能、降解时间等都能预先设计和调控，最后基本降解完全，避免了长期异物反应的危险，但是相比天然生物材料，人工合成材料最大的缺点是缺乏细胞识别信号，不

7、利于细胞特异性粘附及特异基因的激活。为了增强材料对成骨细胞的粘附力，采取吸附或溶剂链接的方法，将纤维连接蛋白(fibronectin,FN)、胶原或某些促细胞粘附氨基酸短肽如精氨酸-甘氨酸一天冬氨酸(Arg-Gly-Asp,RGD)短肽和天冬氨酸-甘氨酸-谷氨酸-丙氨酸(Asp-Gly-Glu-Ala，DGEA)短肽引入基质材料的表面或整体，必将促进细胞粘附，增强生长代谢。　　意义：该项目进一步相信随着材料科学及其制作加