组织工程学期末复习重点

组织工程学期末复习重点一、组织工程学概述1.定义组织工程学是应用生命科学与工程学的原理与技术，构建一个生物装置，来维护、增进细胞生长，以重建受损组织或器官的结构，使其具备正常组织和器官的功能。2.研究内容种子细胞：寻找、获取、培养和定向诱导分化具有特定功能的细胞。生物材料：研究和开发合适的生物材料作为细胞生长支架和载体。组织构建：将种子细胞接种到生物材料上，在适宜条件下培养形成具有一定结构和功能的组织或器官。3.学科交叉涉及细胞生物学、材料科学、生物力学、生物化学、分子生物学等多学科知识。

二、种子细胞1.理想种子细胞的特点来源充足，易于获取。增殖能力强，能在体外大量扩增。可定向分化为特定功能细胞。免疫原性低，不会引起免疫排斥反应。2.常见种子细胞类型干细胞胚胎干细胞：具有全能性，可分化为各种组织细胞，但存在伦理问题。成体干细胞：如骨髓间充质干细胞、脂肪干细胞、神经干细胞等，来源相对容易，免疫原性低，在组织工程中应用广泛。已分化细胞：如成纤维细胞、软骨细胞、肝细胞等，可直接用于构建相应组织，但增殖能力有限。3.种子细胞的获取与培养获取途径：包括从体内直接分离、体外诱导分化等。培养条件：合适的培养基、生长因子、气体环境（如氧气、二氧化碳浓度）、温度、pH等。4.种子细胞的鉴定形态学观察：通过显微镜观察细胞形态，判断细胞类型。细胞表面标志物检测：利用流式细胞术、免疫细胞化学等方法检测细胞表面特定标志物，确定细胞分化状态。功能检测：检测细胞分泌特定蛋白质、表达特定基因等功能，评估细胞是否具有相应组织细胞的功能。

三、生物材料1.生物材料的分类天然生物材料：如胶原蛋白、明胶、壳聚糖、纤维蛋白等，具有良好的生物相容性，但力学性能和加工性能可能较差。合成生物材料：如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA）等，可通过化学合成控制材料性能，但生物活性相对较低。复合材料：将天然生物材料与合成生物材料结合，综合两者优点。2.生物材料的性能要求生物相容性：包括细胞相容性（不引起细胞毒性、不影响细胞生长和功能）和组织相容性（不引起免疫排斥反应）。生物可降解性：在体内能逐渐降解，代谢产物可被机体吸收或排出。力学性能：具有合适的强度、模量和韧性，以满足组织或器官的功能需求。生物活性：能促进细胞黏附、增殖、分化和组织形成。3.生物材料的制备与加工制备方法：化学合成法、物理加工法、生物技术法等。加工工艺：如纺丝、注塑、3D打印等，以制备不同形状和结构的生物材料支架。4.生物材料的表面改性通过物理、化学或生物方法对生物材料表面进行处理，改善其生物相容性和细胞黏附性能。例如，表面接枝生物活性分子、等离子体处理等。

四、组织构建1.组织构建的基本原理模拟体内组织发育过程，将种子细胞接种到生物材料支架上，提供适宜的生长环境，促使细胞在支架上黏附、增殖、分化，并分泌细胞外基质，逐渐形成具有一定结构和功能的组织。2.体外组织构建静态培养：将接种有种子细胞的生物材料支架置于培养瓶或培养皿中，在静态条件下培养。动态培养：采用生物反应器等设备，为组织构建提供动态的培养环境，如流体剪切力、拉伸力等，更接近体内生理条件，促进组织生长和功能形成。3.体内组织构建将体外初步构建的组织植入体内合适部位，利用体内环境进一步促进组织成熟和功能完善。但需注意免疫排斥反应和植入部位的微环境对组织的影响。4.组织构建的评价指标形态学：通过组织学染色（如苏木精伊红染色）观察组织的结构和细胞分布。细胞活性：采用MTT法、CCK8法等检测细胞增殖活性。功能检测：如检测构建组织分泌特定蛋白质的能力、对特定刺激的反应等，评估其功能是否恢复或接近正常组织。力学性能：测试构建组织的强度、模量等力学指标。

五、组织工程在不同组织器官修复中的应用1.骨组织工程种子细胞：骨髓间充质干细胞、骨膜来源细胞等。生物材料：常用的有磷酸钙陶瓷、羟基磷灰石、PLA/PGA等，可制成多孔支架。构建方法：将种子细胞与生物材料复合，通过体外培养或体内植入构建新骨组织。应用实例：骨缺损修复、脊柱融合等。2.软骨组织工程种子细胞：软骨细胞、脂肪干细胞等经诱导分化为软骨细胞。生物材料：如胶原蛋白海绵、PLGA等，构建具有三维结构的软骨支架。构建方法：采用三维培养技术，使种子细胞在支架上形成软骨组织。应用实例：关节软骨损伤修复、耳软骨和鼻软骨再造等。3.神经组织工程种子细胞：神经干细胞、雪旺细胞等。生物材料：可降解的生物材料制成具有神经导向功能的导管，如壳聚糖导管。构建方法：将种子细胞接种到导管内，促进神经再生。应用实例：周围神经损伤修复、脊髓损伤修复的研究等。4.血管组织工程种子细胞：内皮细胞、平滑肌细胞等。生物材料：人工合成的血管支架材料，如聚酯类、聚氨酯类等，表面进行生物活性改性。构建方法：采用组织工程技术构建具有内皮化和功能性的血管组织。应用实例：小口径血管移植等。5.肝脏组织工程种子细胞：肝细胞、肝干细胞等。生物材料：如海藻酸钠、胶原蛋白等制成的微载体或支架。构建方法：将种子细胞与生物材料结合，在体外构建具有肝脏功能的组织模块。应用实例：肝衰竭的辅助治疗等。

六、组织工程面临的挑战与展望1.面临的挑战种子细胞问题：种子细胞的获取数量、质量和定向分化的精确调控仍有待提高。生物材料性能：生物材料的力学性能、生物活性和降解速度的精确匹配还存在困难。组织构建复杂性：体内外组织构建过程的复杂性，使得构建的组织与天然组织在功能和结构上仍有差距。免疫排斥反应：即使使用自体细胞，仍可能存在免疫相关问题，异体或异种细胞和材料的免疫排斥更难解决。临床应用转化：从实验室研究到临床实际应用，还需要解决大量的技术、伦理和安全性等问题。2.发展展望多学科交叉融合：进一步加强组织工程学与其他学科的交叉，推动技术创新。个性化组织工程：根据患者个体差异，定制个性化的组织工程产品。体内原位组织再生：探索新的方法实现体内原位组织再生，减少免疫排斥和手术创伤。3D打印技术的应用：3D打印可精确制造复杂结构的生物材料支架，为组织工程带来新机遇。组织工程产品的临床应用推广：加快组织工程产品的临床试验和审批，使其更好地服务于临床患者。

七、复习要点总结1.掌握组织工程学的基本概念、研究内容和学科交叉知识。2.熟悉种子细胞的类型、获取培养方法和鉴定指标。3.理解生物材料的分类、性能要求、制备加工和表面改性