组织工程人造皮肤

组织工程人造皮肤1组织工程人造皮肤重要性皮肤是人体的重要器官之一，在60天内可完全更新一次。皮肤不仅能使人不受到污物或细菌的侵袭，也能保持人体内的水分不致逃逸。当大面积的皮肤受到严重的烧伤或损害，医生必须立即输入液体并保护伤口，如果仅是皮肤的浅层受损，新皮肤会再生。如果病人受到了严重的烧伤，皮肤就不能靠自己修复。长期以来，人们对严重的皮肤缺损创面，只能靠切取自体正常部位的皮肤移植修复，尽管能治愈创面，但在取皮部位却留下了新的创伤，常常导致疤痕增生，甚至因取皮过深，供皮区难以自愈，形成水疱，反复溃疡，导致“好了旧伤又添新疤”。据介绍，遇到大面积严重烧伤的病人，如果其正常皮肤所剩无几，缺乏自体皮源及时封闭创面，常常引起创面及全身严重的感染等一系列并发症，有可能危机生命。因此，国际医学界一直试图在体外制造一种皮肤代用品，用来更换人体损坏的皮肤组织。过去，能让重度烧伤病人活下来的，在100人中只有22人；用了人造皮肤后，增加到64人。负面作用是，人造皮肤固然挽救了生命，但也带来感染，有时人体还会对它作出不良反应：结成很硬的疤。今天，人造皮肤用于皮肤移植的第一期治疗。人造皮肤保护伤口免受感染，并促进结缔组织的生长。人体的免疫系统会逐渐分解多聚物，一旦病人自己的表层皮肤被植上以后，伤口会很快愈合。2组织工程人造皮肤研究历史临床上对组织器官的大量需求,促进了组织工程研究及其产业的快速发展。美国、欧洲、日本、新加坡和韩国,是世界上组织工程研究最为发达的国家和地区。美国在组织工程领域处于世界领先地位,早在1988年就以基金的形式资助了组织工程的系列研究课题。2001年美国成立了组织工程学会，并逐渐形成全球性的学术组织。据统计，1995年－2002年，组织工程领域累计投入45亿美元，产业的综合规模年扩增率为11%。到2002年底，16个国家从事组织工程产业的公司有89家、人数达2611人。组织工程生产分为4类：细胞类（如干细胞/治疗性克隆、微囊化细胞治疗）；代谢类（如生物人工肝、生物人工肾、生物人工胰腺）；结构类（如皮肤、心血管病、骨骼肌）；其他类型。近年来细胞类公司发展最为迅速，几乎占组织工程产业公司总数的50%。在组织工程技术不断发展的近20年里,整个组织工程产业公司的数量和模式在不断进行调整,优胜劣汰。目前，FDA已批准并公布了11种组织工程皮肤产品:Biobrane(1989年)、Alloderm(1996年)、TransCyte(1997年)、Apligraf(1998年)、Dermagraft(2001年)、OrCel(2001年)、Promogran(2002年)、Integra(2002年),OasisWoundMatrix(2006年)、IntegraFlowableWoundMatrix（2007年）、PriMatrix(2008年)和一种组织工程软骨Carticel(1997年)，还有多种产品处于临床试验之中。而获得FDA批准产品的几家公司又都遇到了一些挫折：出品Apligraf产品的Organogenesis公司已经于2002申请破产（2003年摆脱破产，并于2007年实现收支平衡和利润再投资，同年的Apligraf销售额达6000万美元）；出品Dermagraft产品的AdvancedTissueSciences公司经营断断续续,其产品将被Smith&Nephew公司销售；出品OrCel产品的OrCel公司财政上已经出现危机；出品Carticle产品的GenzymeBiosurgery公司规模已经缩小且并入了其母公司Genzyme。从2003年以来，各国组织工程研究未出现突破，FDA也再未批准任何组织工程医疗产品，组织工程研究和产业化从初始的狂热转入低潮阶段。第四军医大学与陕西艾尔肤公司联合开发的我国第1个组织工程产品安体肤于2007年11月13日获得批准。目前他们正在开发组织工程脱细胞真皮（重组人脱细胞真皮基质）、组织工程皮肤系列产品：含脂肪层组织工程皮肤、含色素组织工程皮肤、含微血管组织工程皮肤、含毛囊组织工程皮肤及组织工程真皮。第三军医大学采用复方壳聚糖和动物源性材料（异种脱细胞真皮支架、基因转染猪皮、猪胚胎皮肤前体组织）构建组织工程皮肤。目前正在中国药品生物制品检定所进行产品注册检测。组织工程（上海）国家工程研究中心初步建成表皮细胞库、皮肤成纤维细胞库，解决了产品的种子细胞来源问题，正在开展种子细胞与壳聚糖-明胶薄膜材料体外构建含汗腺的组织工程皮肤，目前正在中国药品生物制品检定所进行产品注册。3国外组织皮肤简介3.1Integra1980年，Yannas等将牛腱Ⅰ型胶原、葡糖胺聚糖、6-硫酸软骨素共价交联成有一定孔隙的海绵网格,再在其表面涂上一层薄的硅胶膜制成一种两层结构的真皮替代物，外层薄硅胶膜起临时性的“表皮”作用，可防止体液丧失和微生物入侵；内层相当于真皮,为海绵网格。移植于全厚创面后，内层逐渐降解，患者自体内皮细胞和成纤维细胞等逐渐从伤口周围长入，形成新的真皮结构，2周后待真皮部分血管化，再移去上层硅胶膜，即可在新生真皮组织上移植薄层网状自体皮片。创面愈合后，瘢痕形成和挛缩较少，再生的皮肤弹性好，临床应用疗效满意，已获美国FDA批准上市，其商品名为“Integra”。随后,Boyce等简化了胶原海绵皮肤的制作方法,提高了机械强度,并使胶原海绵的形状、大小和厚度可随意调整。Chu等进一步改进了Integra的制作方法，应用一步操作法制成的网状复合皮片,比常规的二步操作法更能有效地利用供体皮肤，加快伤口愈合,且收缩少、外形好。Dantzer等为31例患者的39处创面进行Integra移植，平均每次移植的面积达267cm2，随访6个月～4年，优良率达91.9%。其操作简便，外观较好，但需二期手术移植自体表皮,住院时期长，并可能出现感染、硅胶膜剥离等并发症。3.2AlloDerm是由美国LifeScience公司生产的一种商品化脱细胞真皮基质，将新鲜尸体皮通过理化作用去除表皮和细胞成分制成。AlloDerm去除了细胞成分，大大降低了免疫原性，但仍保留了细胞外基质支架的三维结构和完整的基底膜复合体，可引导新生细胞扩展，与培养的成纤维细胞和表皮细胞构成复合膜片。Gryskiewicz等应用AlloDerm进行58例(原发21例，继发37例)鼻面部病人的整形。手术时在移植物上覆盖上AlloDerm进行鼻外形缺陷矫正，经长期随访，总体结果优良，仅部分发生了移植物吸收。3.3Biobrane它是双层膜状物，外层是薄的硅胶膜，内层整合有大量的胶原颗粒，可以迅速与创面紧密贴附。Biobrane允许创面生理性液体蒸发,但可防止蛋白质等大分子物质丢失，并能有效减轻疼痛，促进表皮再生及降低脓毒血症发生的风险,长期以来被用作一种临时性敷料来覆盖大面积的烧伤创面。3.4Dermagraft-TM由AdvancedTissueSciences公司生产的一种人工真皮。它是从新生儿包皮中获取的成纤维细胞接种于生物可吸收的聚乳酸网架上，14～17d后，由于成纤维细胞在网架上大量增殖并分泌多种基质蛋白，如胶原、纤维连接蛋白、生长因子等,形成由成纤维细胞、细胞外基质和可降解生物材料构成的人工真皮Dermagraft-TM。其结构更类似天然真皮,能够减少创面收缩,促进表皮粘附和基底膜分化。Dermagraft-TM既可用于烧伤创面，又可用于皮肤慢性溃疡创面的治疗。Marston等在美国35个医疗中心314例糖尿病慢性足部溃疡的随机对照临床研究中，验证了Dermagraft治疗的安全有效性。3.5Dermagraft-TC是AdvancedTissueSciences公司生产的另一种人工真皮。将新生儿包皮的成纤维细胞接种到一种由一层硅胶薄膜和与之相贴的尼龙网组成的膜上。外层的硅胶薄膜发挥表皮的屏障作用,可防止创面水分丢失和环境中细菌侵入。在其尼龙网眼中的来源于新生儿包皮的成纤维细胞在几周后形成致密的细胞层并可分泌胶原、氨基多糖、生长因子等基质成分。由于新生儿成纤维细胞免疫原性很低,Dermagraft-TC常作为一种临时性敷料应用于烧伤创面。Purdue等多中心研究显示，66例烧伤病人平均烧伤面积为44%，移植Dermagraft-TC与异体皮比较，14d时接受率分别是94.7%与93.1%，从粘附、积脓情况看，两者没有差别，而Dermagraft-TC易于去除，不易造成创面出血。3.6OrCelOrCel是一种双层细胞外基质，其中正常的人类异体皮肤细胞（表皮角质形成细胞和真皮成纤维细胞）是分别培养在两个I型牛胶原海绵层次中的。捐助者的皮肤成纤维细胞的培养胶原质基质多孔海绵一面，而来自同一供者的角质形成细胞，是覆盖在非胶原基质多孔面培养。Orcel是作为人道主义豁免发明用于一种罕见的遗传性手部疾病--营养障碍性大疱性表皮松解症的治疗。3.7Apligraf1998年由Organogenesis公司注册生产的Apligraf是目前最成熟的既含有表皮层又含有真皮层的组织工程复合皮,其细胞成分均来源于新生儿包皮。Apligraf(开始称为Graftskin)系采用异体成纤维细胞接种于牛胶原凝胶中形成细胞胶原凝胶，1周后接种角质形成细胞，浸没培养4d，角质形成细胞融合成片，然后进行气液界面培养1～2周，即为产品Apligraf，被美国FDA批准用于治疗静脉性溃疡和糖尿病性溃疡。用法：直接贴到患处，再覆盖非粘性的辅料保持湿润和固定Apligraf位置，并不需要通常医生护士每周换辅料，通常数周内伤口就会愈合。Veves等在美国24个中心观察了208例病人的非感染性神经性糖尿病足部溃疡。结果表明，采用Apligraf治疗的试验组112例中有63例(56%)创面完全愈合，而采用湿纱布治疗的对照组96例仅有36例(38%)(P=0.0042)；平均愈合时间前者为65d，后者为90d(P=0.0026)，两者差异非常显著。而Fivenson等的临床研究也表明，应用Apligraf治疗静脉性溃疡比传统方法更为经济有效。此外,Apligraf还用于治疗一些其它疾病。Falabella等采用Apligraf治疗1例大疱性表皮松解症患者，发现覆盖Apligraf部位的皮肤愈合速度明显快于常规治疗区域，而且治愈后抗外伤能力增强多数不会出现水疱复发。deImus等应用Apligraf加环孢素治疗坏疽性脓皮病，能明显减轻疼痛,加速溃疡的愈合。Streit等报道1例有25年病史的73岁老年女性溃疡性结节病患者，溃疡持续半年未愈，局部用皮质类固醇无效，予Apligraf治疗后溃疡在3个月内愈合，避免了口服皮质类固醇治疗所造成的并发症。它还具有潜在的改善美容和皮肤功能的作用，Apligraf结合网状刃厚自体皮肤移植用于治疗烧伤，对照采用网状的自体皮与异体皮或单纯网状的自体皮，40例病人有38例进行了评价，从移植成功率大于75%的平均天数来看，无论移植Apligraf与否，自体皮的移植成功率在两组间没有差异，但是移植Apligraf的22创面(58%)成功率优于对照，6个点(16%)差于对照，在24个月时色素沉着明显优于对照组，17个移植创面(45%)呈正常肤色,对照组仅为5个(13%)，局部皮肤的血管化和柔韧性也得到了明显改善，23个创面(61%)与皮面一致，而对照组为14个创面(37%)；Vancouver烧伤疤痕评分也显示从第一周到24月时明显优于对照组。价格方面，Apligraf®英国的价格（2002年）为每cm214.20英镑（注：Apligraf®生产的直径在7.5厘米盘状产品626英镑）。4国内生产厂家4.1陕西艾尔肤组织工程有限公司(安体肤)组织工程皮肤主要是通过收集新鲜、正常的术后皮肤（新生儿被割掉的、没有受过污染、最为纯净的包皮建立了皮肤细胞库），将其在体外经过消化、分离、培养等步骤，获取表皮细胞和真皮成纤维细胞，大量扩增，按细胞类型及代数建立不同用途的细胞库，再将表皮细胞、真皮成纤维细胞复合与牛胶原蛋白质加上，重新形成一定形态和功能，并具有生命力的活体组织皮肤。只需要小指甲盖大小的人类皮肤组织，便可培养出数亿倍的“活性皮肤”。安体肤不仅具有真皮和表皮层，而且可直接用于各类皮肤创伤患者，与Apligraf使用方法类似，在无菌条件下，打开内包装，小心清洗皮片，去除残余液体，然后分清正反面揭除尼龙膜，贴在创面，之后用纱布包住。最终修复后的创面还会被人体自身组织替代。然而由于目前组织工程皮肤产品缺乏血管结构,移植后无法为组织工程真皮种子细胞的分裂、增殖提供充足的营养和氧气,即充足的血液供应。使其在面积较大和深度皮肤损伤的移植成功率和修复效果受到一定的影响。目前陕西艾尔肤组织工程有限公司和第四军医大学口腔医院合作，（预计）2009年7月完成年产六百万平方厘米组织工程皮肤生产线。4.2江苏华亿细胞组织工程有限公司江苏华亿细胞组织工程有限公司成立于2009年7月。公司主要利用国际领先的生物组织医学工程技术和细胞生物学技术，进行人类皮肤的体外培养和制备，致力于生物材料、无菌聚合生物载体、烧伤创面覆盖物的研发和组织工程人工合成皮肤的产业化。创始人及人工皮肤发明人朱宁文是英国皇家整形外科学院院士，是留英高新项目评审专家委员会评审专家，拥有英国布里斯托大学（BristolUniversity）医学、生命科学博士学位(M.D.,Ph.D.)，具有美国哈佛大学博士后科研经历，现任英国皇家Bristol与Frenchay医院整形外科临床教授（外科主任医师）和英国谢福尔德大学（SheffieldUniversity）生物材料临床研究员，主要从事于肿瘤重建外科学、整形美容外科学、激光外科学与激光细胞模型、皮肤干细胞、生物材料与皮肤组织库技术方面的研究。他于1992年获英国皇家外科医师执照，1997年获英国皇家整形外科宝德汉姆奖，1999至2000年历任全英华人生命科学学会主席，在英期间组建了英国第一个皮肤组织库和第一个恶性黑色瘤细胞库。可能是公司成立较晚，没有找到更多关于第二代人造皮肤的技术信息。5相关注册信息生产场所陕西省西安市国家级经济技术开发区凤城一路13号变更日期2008.06.21备注1、本产品上市后仅允许在三甲医院内在有经验的医生指导下使用。2、本产品所用细胞培养液及保存液中的非药用材料应在两年内换为药用材料，并建立去除或取代牛血清的方法。3、生产者名称由“陕西艾尔肤生物工程有限公司”变更为“陕西艾尔肤组织工程有限公司”，注册证号由“国食药监械(准)字2007第3461110号”变更为“国食药监械(准)字2007第3461110号(更)”，原证自发证之日起作废。注册号国食药监械(准)字2007第3461110号(更)生产单位陕西艾尔肤组织工程有限公司地址陕西省西安市高新一路25号创新大厦N306室产品名称组织工程皮肤(商品名：安体肤)产品标准YZB/国0698－2005《安体肤－组织工程皮肤》产品性能结构及组成该产品是一种双层人工皮肤替代物：表皮层由人表皮细胞构成，真皮层由人成纤维细胞和牛胶原蛋白构成。产品为膜状物，厚薄均匀、浅粉红色、有光泽，具有一定的柔韧性和拉伸性，可随意剪切和缝合。有效期2011.11.13批准日期2007.11.13产品适用范围该产品适用于：1、深II度烧伤创面；2、不超过20cm2的III度烧伤创面(直径小于5cm)。注册号鲁药管械(准)字2004第2640013号生产单位山东绿叶制药股份有限公司产品名称善密特皮肤修复膜产品标准YZB／鲁0259-2003产品性能结构及组成由医用乳胶和角叉菜胶等材料制成有效期2008.02.05批准日期2004.02.05产品适用范围可用于浅度烧伤创面、供皮区创面、部分植皮区创面及其他原因引起的皮肤损伤床面，促进创伤愈合，缩短愈合时间，可作为皮肤浅表损伤的床上覆盖材料生产场所烟台经济技术开发区衡山路10号备注建议生产企业继续开展下列研究工作，进一步完善质量控制体系和出厂检验要求。1：对于产品可能存在的潜在免疫原性问题，从选材、胶原本身、不期望杂质、处理工艺等方面进行研究控制，建立有针对性的检测方法系统，切实有效控制产品可能存在的潜在免疫原