组织工程支架材料研究进展

1、组织工程支架材料研究进展组织工程学1支架材料的研究进展2重点突破3展望4组织工程学组织工程学美国国家科学基金会1987年正式提出和确定一门正在兴起的新兴学科在培养基中的人造膀胱组织结构组织胚胎学遗传学临床医学材料学组织工程学组织工程学华裔科学家领头尝试用人造子宫孕育生命 组织工程学组织工程学骨骼骨骼 角角 膜膜 皮肤皮肤 内脏器官内脏器官 组织工程学组织工程学医疗应用医疗应用 一切生物组织最基本的结构一切生物组织最基本的结构单位。单位。用于支撑细胞成长为一个完用于支撑细胞成长为一个完整的组织的框架材料。整的组织的框架材料。 用于引导和协调组织内细胞用于引导和协调组织内细胞活动的各种方法活动的各

2、种方法 。组织工程学组织工程学三三要要素素支架材料的研究进展支架材料的研究进展细胞支架：细胞支架： 为细胞增殖营造环境，随着细胞的增殖而逐渐为细胞增殖营造环境，随着细胞的增殖而逐渐降解、消失，将空间让位于细胞，使所形成的组织降解、消失，将空间让位于细胞，使所形成的组织和器官具有与细胞支架相似的几何形状。和器官具有与细胞支架相似的几何形状。 生物可降解性生物可降解性 生物相容性、亲和性生物相容性、亲和性 可加工性可加工性 抗凝血性抗凝血性 力学性能力学性能 可消毒性可消毒性 基本性能基本性能支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展 去有机溶剂去有机溶剂 多孔支架多

3、孔支架 表面修饰表面修饰 支架材料的研究进展支架材料的研究进展 骨组织骨组织 软骨组织软骨组织 血管组织血管组织 其他器官组织其他器官组织 支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展骨组织骨组织工程支工程支架材料架材料天然生物材料天然生物材料人工合成材料人工合成材料无机材料无机材料有机高分子材料有机高分子材料胶原、珊瑚、藻酸盐、几丁质、胶原、珊瑚、藻酸盐、几丁质、氨基葡萄糖、脱钙骨基质、骨基氨基葡萄糖、脱钙骨基质、骨基质明胶质明胶L-聚乳酸、聚乙聚乳酸、聚乙醇酸、聚原酸酯醇酸、聚原酸酯等等生物活性玻璃陶瓷、生物活性玻璃陶瓷、羟基

4、磷灰石、磷酸三羟基磷灰石、磷酸三钙等钙等复合材料用于骨组织工程支架材料方面显出巨大潜力复合材料用于骨组织工程支架材料方面显出巨大潜力支架材料的研究进展支架材料的研究进展骨组织支架骨组织支架制备方法制备方法溶液浇注溶液浇注/ /粒子沥滤法粒子沥滤法热致相分离热致相分离/ /冻干法冻干法发泡法发泡法冷冻萃取和冷冻胶凝法冷冻萃取和冷冻胶凝法三维打印法三维打印法熔融沉积模型法熔融沉积模型法孔径可控孔径可控良好的内部连接，开放式孔结构良好的内部连接，开放式孔结构无有机溶剂残留无有机溶剂残留是冻干法的改进，可减少时耗、是冻干法的改进，可减少时耗、能耗，减少有机溶剂残留能耗，减少有机溶剂残留应用计算机软件技

5、术应用计算机软件技术 虽然骨组织工程支架产品离理想的要求、临床普及应用、工业的大规模生产还很遥远，但随着骨组织工程及其相关领域研究的深入和进步，骨组织工程支架的研究将会具有突破性的进展。支架材料的研究进展支架材料的研究进展 近年来，模仿天然骨的成分及结构特征，运用仿生学原理和纳米自组装技术制备有机/无机纳米复合材料，并将多肽、生长因子、基因等特定分子识别信号固定在材料外表，对其进行分子设计和生化处理，研制成新一代有特定结构和功能的仿生“智能骨组织工程支架材料是当今骨组织工程学研究的前沿课题。支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展 1977 年，年，Green成

6、功别离培养软骨细胞成功别离培养软骨细胞,并尝试与脱并尝试与脱钙骨支架材料联合培养，成为软骨组织工程开展的开端。钙骨支架材料联合培养，成为软骨组织工程开展的开端。软骨组织软骨组织支架材料支架材料天然高分子天然高分子支架材料支架材料人工合成材料人工合成材料复合材料复合材料藻酸盐、纤维素、壳聚糖、胶原、硫酸藻酸盐、纤维素、壳聚糖、胶原、硫酸软骨素、明胶、纤维蛋白以、透明质酸软骨素、明胶、纤维蛋白以、透明质酸聚乙二醇、聚乙烯、多肽、聚乳酸、聚聚乙二醇、聚乙烯、多肽、聚乳酸、聚羟基乙酸、聚乳酸羟基乙酸、聚乳酸明胶明胶- -硫酸软骨素硫酸软骨素- -透明质酸钠、壳聚糖透明质酸钠、壳聚糖- -明胶、羟基磷灰

7、石明胶、羟基磷灰石- -胶原胶原- -透明质酸透明质酸支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展软骨组软骨组织支架织支架复合支架复合支架形状改良和表形状改良和表面修饰的支架面修饰的支架可注射支架可注射支架仿生支架仿生支架利用材料间的不同特性复合成具有优于单利用材料间的不同特性复合成具有优于单一支架材料的新型支架材料，在亲水性、一支架材料的新型支架材料，在亲水性、细胞亲和力、韧性、强度方面均有所提高。细胞亲和力、韧性、强度方面均有所提高。解决材料容易降解、不易成型、亲水性差、解决材料容易降解、不易成型、亲水性差、细胞吸附率低等问题该方法对材料工程学细胞吸附率低等问题

8、该方法对材料工程学的要求更高的要求更高,需要多学科合作共同完成。需要多学科合作共同完成。室温下呈液态，在一定条件作用下室温下呈液态，在一定条件作用下, ,发生相发生相转变转变, ,形成凝胶支架。但植入后降解过程不形成凝胶支架。但植入后降解过程不够稳定、机械强度不够理想。够稳定、机械强度不够理想。具有类细胞外基质结构和功能的纳米纤维结具有类细胞外基质结构和功能的纳米纤维结构支架。成分、结构与软骨细胞外基质越接构支架。成分、结构与软骨细胞外基质越接近，越易维持软骨细胞的生长与稳定。近，越易维持软骨细胞的生长与稳定。 迄今为止，尚未找到一种完全理想的软骨支架，因此，一方面需要进一步努力探寻具有良好的

9、生物相容性、生物可降解性、无免疫原性、良好的可塑性的软骨支架材料；另一方面可对现有的软骨支架材料进行外表修饰改性，促进其吸附软骨细胞，分泌蛋白多糖和胶原基质等，为软骨细胞生长提供一个良好的微环境。支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展具有或模拟体内具有或模拟体内血管壁内、中、血管壁内、中、外三层结构外三层结构生物相容性，无生物相容性，无血栓，无免疫排血栓，无免疫排斥反应斥反应具生物学特性，具生物学特性，对药物刺激有舒对药物刺激有舒缩反应缩反应具血管力学特性，具血管力学特性，粘弹性，承受一定粘弹性，承受一定压力压力支架材料的研究进展支架材料的研究进展组织工程血管

10、应具备条件：组织工程血管应具备条件：支架材料的研究进展支架材料的研究进展血管组织血管组织支架材料支架材料强度、降解速度、微结强度、降解速度、微结构和渗透性均可在生产构和渗透性均可在生产过程中进行控制过程中进行控制天然材料天然材料人工合成高分人工合成高分子生物材料子生物材料包含有生物信息包含有生物信息( (如特殊的氨如特殊的氨基酸序列基酸序列) )，可促进细胞吸附，可促进细胞吸附或使细胞保留分化功能或使细胞保留分化功能在 高 分 子 材在 高 分 子 材料 中 引 入 天料 中 引 入 天然 材 料 的 生然 材 料 的 生物学功能物学功能, ,制制备 组 织 工 程备 组 织 工 程仿生材料仿

11、生材料, ,是是组 织 工 程 新组 织 工 程 新一 代 支 架 材一 代 支 架 材料 研 究 的 重料 研 究 的 重要内容。要内容。PLAPGA 常用材料常用材料 具有良好生物相容性、生物可降解性、降解具有良好生物相容性、生物可降解性、降解可调性，而且可以诱导某些基因的上调转录可调性，而且可以诱导某些基因的上调转录支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展 组织工程血管近年来开展迅速，但它依然面临许多严峻的问题，例如，植入机体后有没有炎症反响，找到适宜的支架材料机械强度、降解速率和组织形成速率三者之间的最正确平衡点，如何

12、开发具有良好生物活性和对人体又无损害的生物材料等，而所选取的支架材料在很大程度上决定了组织工程化血管性能。 到目前为止，还没有发现一种很理想的血管支架材料。虽然现在天然生物材料成为研究的热点, 但是物理机械性能并不能很好地符合支架要求，这就迫切需要新材料的出现, 来更好的满足组织化血管支架的要求，到达修复和重建的目的。支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展支架材料的研究进展心脏心脏 神经神经 肝脏肝脏 皮肤皮肤 耳朵耳朵organs所面临的挑战所面临的挑战支持原位组织工程支持原位组织工程材料的选择与加工材料的选择与加工通透性与力学强度通透性与力学强度适合个性化治疗适合个性化治疗临床治疗为导向临床治疗为导向仿生特性仿生特性重点突破重点突破展望展望 组织工程最终的目标是内部器官，包括心脏、肝脏等能