维支架的相关研究及其在心肌工程的应用.ppt

2012-12-07,1,123508 郭明德,三维支架的相关研究及其在心肌工程的应用,2012-12-07,2,前言,心血管系统疾病具有很高的发病率和死亡率。我国目前心血管疾病的病死率仍然居各类疾病之首，远高于肿瘤及其他疾病。据统计，我国心血管疾病患病人数高达23亿，其中心肌梗死患者至少200万人，心衰患者约420万人，每年新发心肌梗死患者至少50万人。 临床研究表明心肌遭受损伤后再生能力较弱，梗死区大部分由瘢痕组织替代，发生心室重塑，最终演变为充血性心力衰竭。现在针对缺血性心脏病的临床治疗措施主要包括内科药物治疗、冠状动脉介入治疗、外科的冠状动脉旁路移植术及激光血运重建术等，这些措施只能改善局部心肌血供、挽救濒死心肌，在一定程度上能够缓解患者症状，但均无法达到根治的目的。,2012-12-07,3,组织工程,组织工程,心肌组织工程,利用可降解支架材料代替丢失或损伤的细胞外基质，对移植细胞提供支持，增加细胞的移植效率，替代或改善受损器官的功能。,组织工程学是运用生命科学及工程学的理论、原理、技术和方法，研发修复、替代受损组织或器官，改善或恢复其功能的一门交叉学科。,2012-12-07,4,支架材料 生物支架材料在组织工程中起着重要的作用，是细胞黏附、增殖、分化的物理支架和代谢场所，还可引导组织再生和控制组织结构。生物支架材料对细胞不仅仅起着物理支持的作用，而且对形成有功能组织起着化学和生物学的作用引，类似于细胞和细胞外基质之间自然的相互作用，同时也能保持生物材料基本的需求，并能引起特定的细胞应答和生物分子识别。 提供种植细胞理想载体的支架材料应具有以下特征：良好的生物相容性，在体内不引起炎症反应、毒性反应和免疫排斥反应；生物可降解性及降解可调节性，其降解速率要与新生组织的生成率相符合；可塑性和有一定的机械强度；良好的表面化学特性和表面微结构适合细胞粘附,2012-12-07,5,分类,2012-12-07,6,藻酸盐支架,Dar等报道成功地在多孔三维藻酸盐支架材料中种植了大鼠心肌细胞，纤维电镜发现种植的胎幼心肌细胞在支架内分布、生存良好，并保持其代谢活性。 有研究成功报道了液态可吸收藻酸盐材料移植治疗心梗的动物实验，藻酸盐材料能够抑制心室重塑，增加室壁厚度，改善心肌的舒缩功能。在大鼠心肌梗死模型中，证实带有生长因子VEGF和PDGF缓释的藻酸盐凝胶补片能够能够抑制左室的扩张，保护左室的几何结构，促进梗死区血管的生成，增加心室收缩力。 ,2012-12-07,7,胶原支架,Zimmermann等通过体外构建的组织工程心肌，进行大鼠心梗部位移植，4周后检 测组织工程心肌与受体心肌组织之间形成电偶联，没有发现明显心律失常发生。 在国内，中国军事医学科学院赵云山等采用液态胶原为支架，并复合Matrigel胶，在自制的静态拉伸装置的作用下，也成功地在体外构建出跳动一致的工程化心肌组织。 Kofidis等将乳鼠心肌细胞种植在三维胶原支架上，在加有胎牛血清的MEM培养液中培养，构建出人工心肌组织，经组织学、电生理学和力学测定表明该组织具有自体心肌特性。 ,2012-12-07,8,Papadaki等应用PGA作为心肌细胞支架材料，成功地在旋转壁式生物反应器中培养出具有活性的心肌组织块。 Ke等将ESCs种植到可降解PGA支架上，在体外培养3天后移植到小鼠心梗区，8周后检测发现实验组小鼠心功能明显改善，该支架能明显促进移植细胞的存活。 Engelmayr研究小组利用可降解材料PGA制成蜂窝状三维支架，然后在上面种植乳鼠心肌细胞，体外培养后获得具有电生理活性的组织工程心肌。 Piao等将骨髓源性单核细胞做为种子细胞种植到聚合物(PGCL)支架上，然后移植到大鼠心梗区，4周后观察发现该组织工程补片能明显抑制心室重塑、保护心功能，促进梗死区血管再生。 ,合成材料支架,2012-12-07,9,展望,目前研究与应用的支架材料均存在着一些缺陷，与理想的支架材料仍有很大的差距。因此，针对目前组织工程支架材料研究所面临的制约因素，总体研究趋势表现在以下几个方面：仿生型细胞外支架材料的研究。注重支架材料表面修饰、不同种类支架材料杂化复合