基质构建工程材料论文

【摘要】骨缺损修复已广泛地应用于因创伤、骨肿瘤、感染、先天性骨病等所致的骨缺损，其修复愈合过程主要依靠骨传导实现成骨，同时骨诱导亦发挥积极作用，本文主要就骨缺损修复方法进行综述。【关键词】同种异体骨骨缺损生物材料组织学工程目前骨缺损治疗的方法主要有自体和异体骨移植、生物材料及组织工程技术。今天小编给大家找来了《基质构建工程材料论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

基质构建工程材料论文 篇1：

骨髓间充质干细胞复合组织工程化脱细胞真皮基质构建组织工程皮肤

[摘要]目的：体外培养扩增sD大鼠骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs)，复合组织工程化脱细胞真皮基质构建组织工程皮肤，为进一步-临床应用奠定基础。方法：将SD大鼠骨髓间充质干细胞进行体外培养扩增后，以生长状态良好的骨髓间充质干细胞接种于制备好的组织工程化脱细胞真皮支架上，进行体外联合培养，构建组织工程皮肤。观察细胞生长情况及组织工程皮肤结构。结果：体外培养的SD大鼠骨髓间充质干细胞生长良好，传代扩增容易，组织工程化脱细胞真皮基质去细胞完全，骨髓间充质干细胞在脱细胞真皮基质中生长良好，可体外构建组织工程皮肤。结论：利用体外扩增培养的骨髓间充质干细胞及制备的组织工程化脱细胞真皮基质可以体外联合构建组织工程皮肤。

[关键词]骨髓间充质干细胞；脱细胞真皮；组织工程皮肤

对于大面积皮肤缺损患者，尽早在功能和外观上修复创面对降低病人的死亡率、提高病人的生存质量极为重要。但由于自体皮源不足和取皮本身又造成新的皮肤缺损等原因，限制了自体皮移植的应用。组织工程皮肤的研制和应用为大面积皮肤缺损患者带来了福音，但也存在着种子细胞来源不足和理想的支架材料没找到等问题。骨髓问充质干细胞是具有多项分化能力的成体干细胞，在皮肤创面微环境下，它可以分化为表皮细胞、成纤维细胞和血管内皮细胞，另外，它还可分泌多种生长因子，促进创面愈合，有望成为皮肤组织工程理想的种子细胞。组织工程化脱细胞真皮基质是一种新开发的组织工程支架材料，具有组织相容性好，适于组织再生等优点。本研究以骨髓间充质干细胞为种子细胞，以组织工程化脱细胞真皮为支架载体，体外联合培养，以期构建组织工程皮肤。

1　材料和方法

1．1　材料：SD大鼠(第四军医大学实验动物中心提供)，Percoll淋巴细胞分离液(1.073g/ml，购自美国Pharmacia公司)，DMEM－F12培养基(购自美国Sigma公司)，胰酶(购自美国Gibco公司)，胎牛血清(杭州四季青犊牛应用研究所)，超净工作台(Nuair)，CO₂孵箱(Nuair)，倒置显微镜(Olympus)

1．2　方法与步骤

1．2．1　组织工程化脱细胞真皮基质的制备：在无菌条件下，将BAM用醋酸溶液溶解后，加入1/10体积的胎牛血清和10X的DMEM培养基，调节pH值为7.2，加入培养的成纤维细胞，使终浓度为10⁶个细胞/ml，再将BAM—细胞悬液加至培养皿中，在37℃、5％CO²条件下固化30min，再加入器官培养液；每天换液，37℃条件下连续培养10天。取出培养好的组织工程化细胞外基质，PBS清洗后置于-80℃条件下反复冻融3次，每次30min，使细胞完全破裂崩解；最后将其置于冷冻干燥机内冻干。⁶⁰Co消毒，无菌封装。取部分材料做组织学和扫描电镜观察，观察组织工程化脱细胞真皮基质的颜色、结构、空隙分布、细胞残留情况。

1．2．2 骨髓问充质干细胞的分离培养及扩增：取120-150g雄性SD大鼠(4周)，将大鼠断颈处死，70％乙醇消毒，无菌条件下取股骨、胫骨，剔出周围肌肉组织，剪去两端骨骺，抽取5ml无血清DMEM—F12培养基(含青霉素、链霉素各100U/ml)冲洗骨髓腔，吹打制成单细胞悬液，注入含有5mlPercoll的分离液于离心管中，离心半径8cm，2000r/min离心20min，收集离心液界面上乳白色云雾状的细胞层，先后以PBS和DMEM-F12漂洗，用含有10％胎牛血清的DMEM—F12培养基重悬细胞，计数5×10⁶个/ml后即接种于培养瓶中，置于37℃、5％CO₂、95％湿度的培养箱中进行原代培养，分别于1、3天半量换液，以后每3天全量换液1次。倒置相差显微镜观察细胞培养全过程。待细胞长满瓶底80％时进行传代培养，以1×10⁴个/ml传代。

1．2．3 复合骨髓问充质干细胞的组织工程皮肤的构建：取冻干、灭菌过的组织工程化脱细胞真皮基质，用DMEM—F12培养基浸润12h，后把培养基吸干，置37℃孵箱中4h。取生长状态良好的第3代的骨髓间充质干细胞，用胰酶消化成细胞悬液，800r/min离心5min，DMEM-F12重悬，以10⁵/cm₂的密度接种在自制的组织工程化脱细胞真皮基质上，培养体系为DMEM—F12培养基，补充10ml/L的胎牛血清，置37℃、5％CO₂、95％湿度的培养箱中培养，每2天换液一次，连续培养12天左右，倒置显微镜下连续观察有无污染及细胞生长情况。

1．2．4 组织工程皮肤的检测方法：构建的组织工程皮肤在体外培养12天后，取材，并行大体观察，组织学观察和扫描电镜观察，主要观察组织工程皮肤的颜色、柔韧性、组织工程皮肤的结构、骨髓间充质干细胞与组织工程化脱细胞真皮的结合以及骨髓问充质干细胞在组织工程化脱细胞真皮基质中的生长、伸展状况。

2　结果

2．1　组织工程化脱细胞真皮基质：大体观察组织工程化脱细胞真皮基质呈乳白色，微泛红色，柔韧，厚度为2500μm左右。HE染色显示胶原呈无规则排列，存在大小不等的不规则腔隙，未见任何细胞碎片。扫描电镜观察在其表面和内部均有大量的宏观孔隙，形态不一，分布较均匀，且孔与孔之间成三维连通结构，孔隙率较高。

2．2　骨髓间充质干细胞体外培养：原代培养的BMSCs于1天开始贴壁，细胞伸展成梭形、椭圆形或多角形；2天有细胞集落形成，贴壁细胞增多；4天呈典型的成纤维细胞形态；10天细胞集落逐渐扩大融合成单层。传代细胞生长较原代快，6天即铺满培养瓶底，传代细胞保持原代细胞的形态特征，随着代数增加细胞得到纯化，梭形细胞占95％以上。

2．3 组织工程皮肤的结构：骨髓问充质干细胞与组织工程化脱细胞基质共培养12天后，大体观察组织工程皮肤柔软，乳白色，随形性好。在倒置显微镜下选择透光性好的部位进行观察，发现细胞在支架上呈梭形排列，生长良好。HE染色可见骨髓问充质干细胞在表面形成了有3-5层细胞的类表皮结构，在下层，骨髓问充质干细胞较均匀的生长在组织工程化脱细胞真皮基质中，形成类真皮结构。扫描电镜观察可见在表面的孔隙中有大量的细胞附着生长，细胞突起伸入四周孔隙。

3 讨论

近年来，皮肤组织工程发展日新月异，国内外已有多项产品应用于临床，并取得了一定疗效，组

织工程皮肤研制的根本问题就是三维支架材料和种子细胞问题，寻找合适的支架材料和理想的种子细胞是研制组织工程皮肤的关键。

自1995年，Livesey等首先报道制成脱细胞真皮基质(A1lograft dermal matrix，ADM)，Wain-wright行异体移植用于烧伤患者Ⅲ度创面的覆盖取得成功以来，作为皮肤替代物的脱细胞真皮以其合理的结构，相对坚韧的机械性及良好的组织相容性受到越来越多学者的重视。1995年美国Life-cell公司生产的异体脱细胞真皮基质(Alloderm)在临床已广泛应用，成为较理想的真皮替代物。Takami等将大鼠的ADM异体移植，发现术后1-2周完全血管化并伴随成纤维细胞的浸润。脱细胞真皮依其材料和加工途径可分为天然皮肤中获取的脱细胞真皮和组织工程化的脱细胞真皮。脱细胞真皮去除了细胞成分，而保留了胶原成分，具有抗原性弱，生物相容性好，血管化速度快，可诱导自体组织细胞再生及减少瘢痕形成等优点。而组织工程化脱细胞真皮较天然的脱细胞真皮的最大优势就是其ECM结构与天然结构接近，而组织相容性较天然的脱细胞真皮好，由于我们在制备组织工程化脱细胞真皮基质过程中，使用了人的成纤维细胞，在此过程中，牛皮来源的基质蛋白逐渐得到降解，而同时成纤维细胞自身又分泌了胶原基质，如果应用于临床，这就在很大程度上降低了原来因不同种属所引起的免疫排斥反应，且人的成纤维细胞体外培养扩增容易，利用本方法可以得到大量的组织工程化脱细胞真皮，将解决临床上大量需要的问题。因此，它可作为一种良好的构建永久性皮肤替代物的真皮支架。种子细胞的研究是皮肤组织工程的基础和前提。骨髓间充质干细胞是存在于骨髓基质内的非造血细胞来源的细胞亚群，属成体干细胞，它们可以在体外经诱导后最终分化为骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、肌腱细胞、肌管、神经细胞。最近研究表明，骨髓问充质干细胞可定向分化为皮肤的表皮细胞、皮脂腺、滤泡上皮细胞、树突状细胞；付小兵等研究证实自体移植的骨髓问充质干细胞可提高皮肤创面的修复质量。Yongbo Liu等用RT—PCR和ELISA等方法检测了在创伤微环境作用下生长因子在BMSCs中的表达，显示在创伤微环境作用下BMSCs可分泌TGF-β1、EGF、VEGF、PDGF、KGF、FGF、HGF等，而这些生长因子在创伤修复过程中起到关键的促进作用。另外，由于间充质干细胞取材相对简单，体外培养扩增较容易，不存在伦理学的问题，如果采用自体移植的方法，还可以避免异种异体细胞的免疫排斥问题，因此，骨髓问充质干细胞可作为良好的皮肤组织工程的潜能种子细胞。

本实验利用在组织工程化脱细胞真皮基质上接种骨髓问充质干细胞，探讨构建组织工程皮肤的可能性。结果表明，骨髓间充质干细胞在脱细胞真皮中生长良好，组织工程化脱细胞真皮基质对培养的骨髓间充质干细胞无明显的毒性作用。构建的组织工程皮肤HE染色可见表面形成了有3～5层细胞类表皮结构，下层细胞较均匀的分布在组织工程化脱细胞基质的孔隙中，形成类真皮结构。进一步，我们可以尝试利用人自体的骨髓间充质干细胞和组织工程化脱细胞真皮基质复合构建组织工程皮肤，用于临床皮肤大面积缺损的治疗，期望提高创面愈合的速度和质量。但有报道表明，脱细胞真皮在应用中还是存在着不同程度的免疫排斥等问题，虽然我们用的组织工程化脱细胞真皮的抗原性比天然的脱细胞真皮小，但还是应该尽量降低它的抗原性，以更好地应用于临床。另外，它的机械性能略差。因此，在脱细胞真皮研究中，要解决的主要问题是尽量降低其抗原性，并增加其机械性能。另一方面，骨髓问充质干细胞尚无或未找到其完全的特异性标志，所以目前对骨髓问充质干细胞的分离及特征性描述都是以一个细胞群体的形式进行，因此，进一步确定骨髓间充质干细胞特异的表面标志和研究更有效地分离纯化骨髓问充质干细胞的方法是十分必要的。

作者：耿献辉　余春艳　邓志宏　张勇杰　陆　伟　温　宁　薛　洁　张锐红　康晓军　金　岩

基质构建工程材料论文 篇2：

骨缺损的修复

【摘要】 骨缺损修复已广泛地应用于因创伤、骨肿瘤、感染、先天性骨病等所致的骨缺损，其修复愈合过程主要依靠骨传导实现成骨，同时骨诱导亦发挥积极作用，本文主要就骨缺损修复方法进行综述。

【关键词】同种异体骨 骨缺损 生物材料 组织学工程

目前骨缺损治疗的方法主要有自体和异体骨移植、生物材料及组织工程技术。其中骨组织工程学是目前研究的热点。目前， 骨缺损修复的研究方向主要在骨缺损的材料上， 从修复质量、免疫排斥和疾病传播等多方面来衡量， 自体骨都是最佳的选择， 成为骨移植的金标准。但由于供骨量有限， 取骨又造成第二术区的创伤， 因而它的临床应用受到了很大的限制。同种异体骨的来源比自体骨多， 但与宿主间的免疫排斥反应和疾病传播是其缺点。异种骨的来源广泛， 免疫原性性强、

处理过程复杂和骨诱导性小是其不足之处。人工合成骨成型迅速， 在计算机辅助设计和辅助制作的帮助下， 能更好的合成与缺损骨形态接近的骨移植替代材料， 人工合成骨的骨诱导性和仿生物性骨结构方面还不能令人满意。近年来复合骨移植和组织工程骨研究的快速发展给骨缺损修复带来了新的希望。

1.自体骨

自体骨移植安全性高，有良好的骨诱导性，因而被认为是骨缺损修复的金标准，于临床骨缺损的患者，自体骨移植作为最佳选择可以避免传染性疾病的传播和移植后严重的免疫反应。但是其存在不可否认的局限性，如供骨区损伤、术后并发症和治疗费用等问题，更重要的是来源与数量的限制。自体骨移植骨材料生物来源与宿主是一致的，所以不用考虑组织相容性和移植后的排异反应。 自体骨移植骨诱导性好且无需提前取骨贮存，术中同时完成取骨、移植过程，愈合率肯定。

最近几年关于自体骨修复骨缺损的研究中，不仅局限于利用自体骨修复骨缺损，采用自体骨结合生一系列的骨形成因子以及自体细胞联合修复骨缺损取得了良好的效果。M.Hakimi等研究的自体骨结合富含血小板的血浆修复骨缺损的实验中，自体骨结合富含血小板的血浆比自体骨单独修复骨缺损更有利于顾得形成。此外Marietta Kaszkin-Bettag等研究的利用自身软骨细胞修复小儿软骨骨缺损得到了成功。李作灵[1]等设计了带骨膜自体骨联合 CemOsteticTM 人工骨浆修复骨缺损的研究，通过对28 例骨缺损、骨不连患者，在骨缺损处用带骨膜瓣自体骨植入，术后 1、4、8、12、16、20、24、28、32wX 线片复查，了解骨折愈合情况及人工骨浆降解吸收情况。经观察比较表明采用带骨膜自体骨联合人工骨浆修复骨缺损有促进骨折愈合的作用。

自体骨移植由于具有诸多优势， 所以在临床上应用较广泛，但进行自体骨移植取骨时必将增加新的创伤，且术后供骨区有可能出现一系列并发症，常见的并发症包括：供骨区感染、失血、血肿、神经损伤、畸形、慢性持续性疼痛等，同时受到供“量”不足影响。尽管自体骨移植亦存在缺陷与不足，然而目前仍以自体骨移植包括游离骨移植和带血运的骨移植修复等自体骨移植修复方式效果最佳。 其他替代物移植修复（如组织工程化骨及基因疗法等）不能完全替代原组织功能，相关研究依然停留在基础研究阶段，但是，这些修复手段不仅丰富了骨缺损修复方法，而且提供了全新、具有前景的道路，已经成为目前研究的热点。

2.同种异体骨

同种异体骨是自体骨的良好替代品，寻找良好的骨移植替代物的相关研究是临床医学及材料学领域的热点及难点，同种异体骨移植的优势在数量充足、其起强度好，并且被修整成适合任何骨缺损的形状。具有良好的骨传导性，经过特定方法处理还可以保留骨诱导性，并具有各种构型[2]。同种异体骨同时存在一定的抗原免疫问题。移植愈合过程主要依靠骨传导实现成骨，同时骨诱导亦发挥积极作用，而灭菌、降低抗原性、保存同种异体骨的生物学和生物力学特性是确保同种异体骨移植成功的必要措施。异体骨需要异体骨的制备与贮存（深冻法、冻干法）、同种异体骨的灭菌（EO 灭菌、辐射灭菌）、异体骨移植的免疫原性及处理（同种异体骨移植免疫排斥基础、降低同种异体骨移植免疫排斥反应的方法）、同种异体骨移植后愈合机制研究。

作为移植材料，虽然同种异体骨始终无法与自体骨移植相比，但研究显示，同种异体骨移植临床效果并不亚于其他替代物[3]。虽然存在免疫排斥反应，但同种异体骨由于具备低毒且较易被耐受，来源广泛，作为支架材料具有良好的结构和强度，因为其仍不失为骨缺损修复的有效方法之一[4]。

1965 年 Urist 等首次报告 DBM 植入动物肌肉内，观察到异位成骨现象，证实了骨诱导物质的存在，并从骨基质中分离出骨诱导作用物质 - BMP 。BMP 是广泛存在于骨基质中的一组低分子酸性糖蛋白，可以诱导正常骨组织中的成骨潜能细胞，在骨骼和骨骼以外的组织中形成骨和软骨组织，这就是 Urist 的骨诱导理论。换言之，骨诱导是指一种组织或其产物能使另一种组织分化成骨的过程。BMP 的诱导成骨机制在于其能与间充质细胞膜表面的受体结合，使细胞表面静电荷发生改变，从而使 DNA 发生序列重新排列，向成骨细胞方向

随着科研的进步，同种异体骨修复骨缺损也取得了质的飞跃。同种异体骨结合各种成分的报告屡见不鲜。Alper Kaya等在利福平与同种异体骨结合修复鼠胫骨缺损的实验研究中，将利福平与同种异体骨相结合放入骨缺损模型证实了利福平对于骨缺损的修复有促进作用。同样，，Rahul Kumar Udehiya研究的同种异体骨髓源性间充质干细胞修复骨缺损实验，通过与自体骨髓源性间充质干细胞相比较，分别在不同的时期观察骨缺损区的变化，分析两种细胞分别成骨的能力得出同种异体骨髓源性间充质干细胞修复骨缺损有较好的效果。王 峰[5]等研究骨髓间充质干细胞复合异体骨修复松质骨缺损，在新西兰大白兔双侧股骨外侧髁造成 0.6 cm×1.2 cm 的松质骨缺損，一侧设为模型组，骨缺损处植入复合骨髓间充质干细胞的异体骨，另一侧设为对照组，单纯植入异体骨。植入后 4，8，12 周，大体观察、X 射线检查和苏木精-伊红染色观察结果显示，模型组在新骨成长方面，缺损区修复方面均优于对照组。植入后 12 周，模型组骨缺损区可见大量骨小梁形成及成熟的板层骨组织，骨缺损基本修复。对照组骨缺损区仅可见大量编织骨形成，骨缺损尚未得到有效修复。结果证实，骨髓间充质干细胞复合异体骨可有效修复兔股骨髁松质骨缺损，且修复效果明显优于单纯异体骨移植。

3.生物材料

骨生物材料是指能在材料界面上引发特殊生物反应并导致材料和组织之间形成化学键合的一类材料。这类材料的组成中含有能够通过人体正常的新陈代谢进行转换的钙、磷等元素，或含有能与人体组织发生键合的羟基等基团。它们的表面同人体组织可通过键的结合达到完全的亲和，或部分或完全地被人体组织吸收和取代。在骨生物材料的研究中，人们往往希望选择并制成与人体骨组织理化性能十分近似的微孔材料，植入后，骨组织可向材料的孔内生长，通过溶解、吸收，材料可部分或完全被替代。特别是模仿了自然骨的组成和结构的生物活性无机材料和有机高分子材料所形成的复合材料。

目前研究的骨替代材料主要包括磷酸三钙（TCP）、聚乳酸（PLA）和聚乙醇酸（PGA）、纤维蛋白凝块和胶原等. ，Neo 等研究了多孔磷酸三钙陶瓷骨内植入后宿主和材料所发生的变化。现在应用最为广泛的生物填充材料是有机高分子聚合物中的 PGA 和PLA，这两种聚合物具有良好的生物相容性、可降解性和可吸收性。Mikos 等应用层压技术合成了一种生物降解性聚合物泡沫，这种材料具有精细解剖形状，可制成各种形状，它可作为基膜为植入细胞提供附着，并成为移植复合物的内在结构，并调节植入细胞的环境和生长。生物材料修复骨缺损的研究已经进入深层次阶段，最近的研究进展多在生物材料与细胞的结合方面。

骨修复材料在口腔颌面外科中的应用： 颌骨缺损的特点， 在骨缺失量和体积上可能没有四肢骨和躯干椎体那么大， 但其形状不规则， 其上往往带有牙齿的缺失， 是一种复合组织的缺损， 就需要复合组织来修复， 如带有金属纯钛种植体骨块， 它又不像修复四肢骨缺损那样， 修复材料完全埋在体内，而口腔用于修复牙齿缺失的种植体部分暴露在口腔内， 增加了感染的机会， 因而又有软组织封闭和承受咬合力过程中是否会松动的问题。颌面骨骼没有躯干和四肢骨的那么大， 因而骨移植时的供骨量有限， 不适合颌骨大体积或节段性缺损的修复。修复

颌面骨缺损的骨来自身体的其他部位， 带来第二术区和创伤的问题， 如何在颌骨修复时最大程度地减小创伤， 最有效的利用自体组织成为现代修复骨缺损的理念。目前研究的人工支架材料复合自体细胞

的组织工程化骨修复骨缺损给微创修复颌骨缺损带来了希望。骨缺损修复的生物性替代材料在机械强度和负重方面基本上能达到临床的要求， 但在降解速率和向自体化转化上还有相当多的问题要解决， 其是与种植体的结合上， 有些生物化材料， 如陶瓷类， 不能与种植体形成能负重的结合， 因此， 自体或异体的骨移植材料才能在骨的形成和转化过程中与种植体形成骨结合。人体骨缺损修复研究的最终追求目标是以损伤最少的自身组织， 达到最大程度仿自体组织化的功能性修复。人体组织或器官缺损的结构和功能的一期修复逐渐成为人们不断追求的目标， 它不仅可以避免患者因多次接受手术带来的心理创伤和身体的痛苦， 而且可以减轻患者的经济负担， 对于修复效果的评价也有积极的意义

4.组织工程技术

骨组织工程学被认为是目前组织工程学研究中最具有前途和可行性的一个领域，组织工程骨有许多优越之处，例如供量不受限，不造成供区损伤，较之传统的材料具有多种生物活性和组织相容性，可按需塑形，无免疫原性，无传染病，不存在交叉感染机会等。组织工程骨包含4个关键元素：具有骨传导性的支架；释放诱导成骨的生长因子；负载具有成骨潜能的细胞；组织工程骨血管化或充足的血供[6]。

组织工程学技术修复骨缺损正在由传统的单一材料到复合材料转变，随着研究的进一步进展，细胞因子、载药缓释系统等载入到复合材料中，为加快修复骨缺损及骨缺损伴骨髓炎提供了良好的动物实验依据。但新生骨的力学特性、持久性以及与周围组织的长期相容等因素仍有待考究，药物缓释系统的载体也仍存在药物释放稳定性差、机械强度低、降解时间长、低成骨诱导活性等缺点。目前的组织工程技术治疗骨缺损尚不能完全满足临床的需要，大多仍停留于动物实验阶段，何时应用于临床还需要更深层次的研究实验，全面评价这些复合材料的安全性、有效性、持久性。

组织工程学是应用细胞生物学、生物材料和工程学的原理，研究开发用于修复或改善人体病损组织或器官的结构、功能的生物活性替代物的一门新兴科学。利用骨组织工程技术培养的人工骨，克服了自体骨移植致供骨区损伤和异体骨移植传播疾病和免疫排斥反应等缺点，在治疗修复大段骨缺损的过程中，还可根据骨缺损的体积及形态制备，为最终实现大段骨缺损的无损伤修复及真正意义上的重建功能开辟了一条新道路，是最理想的骨移植修复材料。组织工程骨的研究主要也集中在种子细胞、支架材料、成骨因子、骨的构建等方面。组织工程学技术修复骨缺损正在由传统的单一材料到复合材料转变，随着研究的进一步进展，细胞因子、载药缓释系统等载入到复合材料中，为加快修复骨缺损及骨缺损伴骨髓炎提供了良好的动物实验依据。但新生骨的力学特性、持久性以及与周围组织的长期相容等因素仍有待考究，药物缓释系统的载体也仍存在药物释放稳定性差、机械强度低、降解时间长、低成骨诱导活性等缺点。目前的组织工程技术治疗骨缺损尚不能完全满足临床的需要，大多仍停留于动物实验阶段，何时应用于临床还需要更深层次的研究实验，全面评价这些复合材料的安全性、有效性、持久性。但是组织工程学的巨大优势，如手术简单、对人体损伤低、费用少等，对数以千万计的患者来说，是非常值得期待的。

随着科研的进步，骨组织工程学已经进入了各种元素联合修复骨缺损的阶段。N. Pourebrahim等在研究来源于脂肪干细胞的组织工程骨与自体骨修复上颌骨缺损的比较实验中，通过分别将来源于脂肪干细胞的组织工程骨与自体骨修复骨缺损经过三周的观察得出，尽管自体骨移植仍然是骨缺损移植的金标准，但是在自体骨来源有限的情况下，来源于脂肪干细胞的组织工程骨可以作为一个很好的选择。张 琴[7]等研究的组织工程化骨修复羊牙槽骨缺损，以羊骨髓间充质干细胞为种子细胞，高温煅烧骨为支架材料，复合构建形成组织工程化骨。全麻下分批次拔除羊双侧下颌第一前磨牙，去除远中根与第二前磨牙近中根间牙槽嵴间隔，形成 5 mm×5 mm×5 mm骨缺损区域。将 12 只实验羊随机等分为组织工程化骨组和单纯煅烧骨组，分别在左侧下颌术区放组织工程化骨和单纯煅烧骨，所有动物右侧均作为空白对照组。高温煅烧骨呈白垩色，保留了天然松质骨的多孔状空间。孔隙率（66.10±1.32）%，孔径范围137.44-538.72 μm。干细胞接种到煅烧骨 24 h 后可见细胞黏附支架上，7 d 后分泌胞外基质，细胞与基质分界不清。X 射线可见组织工程化骨组和单纯煅烧骨组植入材料包埋在术区，煅烧骨边缘有一圈低密度阴影。苏木精-伊红染色实验侧骨小梁形成，对照侧无明显骨生成。提示应用骨髓间充质干细胞复合煅烧骨构建的组织工程化骨可较好的修复牙槽骨缺损，是修复小范围骨缺损理想的种子细胞和支架材料。

展望

总之，骨缺损是临床常见的病症，传统的自体及异体植骨移植仍是临床上治疗的主要方法，人类也在不断研发各种新的方法治疗骨缺损。随着骨组织工程学发展迅猛，动物实验取得了巨大的成功，这也必将为今后骨缺损的修复开辟广阔的发展前景，现今的研究重点将是不断的研制各种理想骨材料和种子细胞。但研发能够提直接供临床应用的理想的安全的骨组织替代材料，仍需我们不断的探索及努力。

参考文献

[1]李作灵， 陈宝霞， 廖建中， 等. 带骨膜自体骨联合 CemOsteticTM 人工骨浆修复骨缺损临床研究[J]. 现代诊断与治疗， 2013 May ， 24（6）：1229-1230.

[2] 张鸣 李 翔. 脱钙骨基质的临床应用与研究进展[J]. Medical Recapitulate， 2013 年 7 月， 19（14）：2540-2543.

[3]刘延青，娄思权.骨髓基质中的骨源性干细胞[J].中华骨科杂志，2002，20（2）：114-116.

[4]朱良，艾合麦提江？玉素甫.異体骨移植材料的研究现状及进展[J].生物骨科材料与临床研究，2005，2（3）：17-20.

[5]王 峰， 付志厚. 骨髓间充质干细胞复合异体骨修复松质骨缺损[J]. 中国组织工程研究 ， 2013–07–02， 17（27）：4966-4973.

[6]王彦志 贾东昭 常军英 黎宁 侯卫星 马国庆. 骨缺损治疗方法及研究进展[J]. 河北医药 ， 2013 年 5 月， 35（9）：1386-1387.

[7]张 琴， 杨川博， 何惠宇， 等. 组织工程化骨修复羊牙槽骨缺损[J]. 中国组织工程研究 ， 2013–08–20 ， 17（34）：6089-6096.

作者：陈强 李文然

基质构建工程材料论文 篇3：

组织工程载体支架材料研究进展

摘 要：在利用组织工程方法构建组织或器官替代物的研究中，载体支架材料是进行组织工程构建各因素中的关键环节。用于构建组织工程化组织或器官的载体支架材料，应具有必要的理化性质和生物学特性。组织工程常用载体支架材料主要包括天然材料、合成材料和复合材料。就常用组织工程载体支架材料优缺点进行综述，旨在为组织工程化组织或器官的构建提供参考。

关键词：组织工程 载体支架材料 天然材料 合成材料 复合材料

组织工程支架材料在宏观形态、微观结构、机械强度和韧性、可塑性、毒性、免疫原性和细胞相容性等方面都有严格的要求。因此，理想的载体支架材料应具有如下特征：（1）可塑性较好，能构建成特定三维结构。（2）具有良好的机械强度和韧性，满足加工需要。（3）无毒性、无免疫原性、生物相容性好，适宜细胞正常生理功能的发挥。（4）能被生物体降解吸收。

目前，组织工程常用载体支架材料包括：天然材料、合成材料和复合材料。

1 组织工程天然材料

常用于构建组织工程载体支架材料的天然材料主要有：壳聚糖、丝素蛋白和纤维蛋白等。壳聚糖与氨基葡聚糖的性能存在一定的相似之处，而后者是细胞外基质的主要成分。壳聚糖的这一特性使得其被广泛的应用于组织工程的支架材料的制备过程中。壳聚糖制备的载体支架材料除具有良好的生物相容性，还具有抑菌性和促进愈合的性能。将壳聚糖制备的组织工程角膜基质进行板层移植，两周后植片脱落，机械强度不足。闫涛等将丝素蛋白溶液通过透析浓缩后，制成丝素薄膜。但干燥状态下的丝素薄膜质地脆，容易开裂。新西兰大白兔角膜埋植实验表明，丝素蛋白可以体内降解，无明显毒性，生物相容性较好。

2 组织工程合成材料

应用较多的合成组织工程材料主要有聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）以及两者的共聚物（PLGA）等。PGA性质稳定，以其制备的支架机械强度、韧性和降解速率均可控。Hong等用PLGA制备组织工程载体支架，进行兔脂肪干细胞接种，体外培养一周后再自体移植。移植后脂肪干细胞可在支架表面和材料内部正常生长、增殖，脂肪干细胞新分泌合成的胶原纤维和正常角膜胶原纤维较相似，切移植眼角膜内皮与上皮仍旧保持完整且能正常行使功能，逐渐透明。胡晓洁等以PGA为原材料制备载体支架，在体外重建角膜基质。囊袋法植入兔角膜，8周后材料即可完全降解，移植眼的外观与对照眼相似，但PGA降解产物会使移植部位pH值降低。

3 组织工程复合材料

组织工程复合载体支架材料种类主要有：天然材料之间复合、天然材料与合成材料之间复合，以及有机材料与无机材料之间复合。Graf等在复合材料接种角膜细胞进行培养，证明了其能促进角膜上皮细胞进行正常的生长和增殖，同时诱导角膜感觉神经活化，生成YIGSR多肽。有研究显示，将胶原与TERP复合材料移植到角膜上6周后，显示复合支架材料的生物相容性较好，在基质与上皮面之间形成了新的基底膜；复合材料中与基质细胞和上皮细胞结合良好，且有神经长入；复合材料中的细胞能正常行使其生物学功能。

综上所述，天然组织工程载体支架材料的优点在于具有良好的细胞生物相容性和安全性，但材料本身存在的机械强度和韧性不足、降解速率过快等缺陷也是无法忽视的。人工合成组织工程材料本身的物化性能、机械性能和降解速率都是可控的，可以根据组织工程构建的不同需要进行调节，利于规模生产。缺点在于材料本身生物相容性差，且降解产物可能会对生物体产生一定的毒害作用。利用不同性质的载体支架材料构建的组织工程复合材料，具有足够的机械强度和韧性，也具有良好的生物相容性和合适的生物降解速率。既弥补了单一天然载体支架材料本身存在的机械强度和韧性不足、降解速率过快等缺陷，也使得人工合成材料产生细胞毒性、生物相容性差、缺少细胞识别位点的局面有了很大改观。因此，复合载体支架材料在组织工程化组织或器官的构建中越来越受到人们的重视。

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作者：随蓓蓓