组织工程

组织工程TissueEngineering原理与方法基本原理介绍应用生命科学和工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构和功能关系的基础上，研究开发应用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能与形态替代物的一门新兴学科。组织工程三要素核心建立由细胞和生物材料构成的三维复合体细胞支架组织器官构建组织工程支架结构三维、多孔网络结构,孔的尺寸应能允许细胞的生存,且孔间应相互贯通,以利于营养物质和细胞代谢废物传递功能良好的生物相容性和可生物降解性,降解速率应能与新组织的生长相匹配表面应适于细胞粘附及正常的分化和增殖具有一定的生物力学性能,与所修复组织相一致可以携带活性物质组织工程支架的构建化学物理生物物理角度三维支架的尺度厘米至毫米尺度决定工程组织的外形尺寸和支架的孔隙结构微米尺度调控细胞的长入和生长,支架表面的拓扑结构纳米尺度控制与基质接触的细胞黏附和基因表达溶剂流延-盐沥滤致孔剂致孔相分离PhaseSeparation乳液冷冻干燥静电纺丝纳米纤维支架管状支架微球基质超临界流体技术支架制备的方法物理角度将较高温度的均相聚合物溶液置于低温环境时发生相分离现象，即出现相分离微区形成聚合物富集相和聚合物贫集相。此相分离聚合物溶液经冷冻干燥除去溶剂可得到具有微孔结构的支架相分离法聚合物溶液浊点以上20oC快速冷却低温冷冻干燥相分离的原理根据旋节线（spinodal）分解机制，形成相互贯通的开孔结构根据成核与生长机理得到贯通性不好的珠状孔结构用物理方法构建的支架结构化学角度模仿细胞外基质（ECM）的组成和结构,为特定的细胞提供力学支持和生化信息,作为模板,诱导组织的再生和控制其结构本体修饰表面修饰在聚合物中引入精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）短肽可增强细胞与材料的黏附作用化学角度在聚合物分子中引入氨基，羧基，羟基，醛基等活性基团，再与RGD偶连，这类材料对细胞的黏附，分化，繁殖，迁移都有明显的改善并可进行调控。如何在材料上引入RGD化学改性的方法OHCCCH3OCOHCCOOCH2COOHOHCCH32nmCH3OCH2CH2OCOCHOCH3COCH2OH()(x)(n)mCH3OCH2CH2OCCHNHCOCHOOCH3(CH2)4NH2nnn—OH—NH2—COOH材料对细胞生长的影响改性前改性后生物角度生长因子是一类具有诱导和刺激细胞增殖，且可维持细胞存活等多方面生物功能的多肽蛋白质类物质生长因子在有水以及室温条件下容易失活，需要通过各种方法来保持其活性生长因子生长因子高聚物载体修复的组织生长因子高聚物载体修复的组织EGF凝胶皮肤rhBMP-7HA脊椎骨PET缝合线腱胶原-CMC脊椎骨PVA海绵体皮肤多孔HA颅骨PDGF壳聚糖-PLLA支架颅骨rhBMP-2PLA-PEG嵌段共聚物异位及臀部骨CMC凝胶皮肤HA-TCP微粒颅骨纤维蛋白韧带HA-胶原脊椎骨多孔HA长骨胶原海绵体长骨TGF-β海藻酸盐软骨纤维支架壳聚糖皮肤PLA长骨肝磷脂-海藻酸盐血管磷酸钙钛PEO水凝胶颅骨皮肤EVAc微球血管血管VEGFPLG支架PLG支架血管血管VEGFPLG微球血管纤维蛋白血管生长因子种类负载生长因子内皮细胞引入血管组织培养血管生长血管生长与已有血管结合组织生长过程的示意图表面修饰PEG聚乙二醇是目前所知的最佳防止生物吸附的表面修饰材料。传统的表面修饰方法达不到防止生物吸附所需要的PEG密度、厚度以及稳定性。本体修饰期望达到最好的细胞黏附性表面引发的原子转移自由基聚合改性后的形貌细胞实验药物的控制释放时间药物浓度无效区治疗区有毒区AB控制释放：按照设计的时间、以一定的计量和一定的速度到达特定的靶部位智能给药系统大分子稀溶液（蛋白质和多糖）的浓缩及分离细胞培养温敏开关提高药物利用度、安全性、有效性减少给药频率、给药量药物被定位释放到病区部位，提高疗效，减少剂量降低毒性，特别是肝、肾的毒副作用研究费用低于新药的合成和筛选优点类型微球制备μ+PLGAstirringpassedthrough0.22mfilterMixing3minemulsificationAddorganictoaqueousAqueous+PVA-ChitosanstirringpassedthroughμmfilterNH2NH2NH2NH2NH2H2NH2NH2NStirring2hoursWaterbath,40oCNH2NH2NH2NH2NH2H2NH2NH2NNH2NH2NH2NH2NH2H2NH2NH2NNH2NH2NH2NH2NH2H2NH2NH2NNH2NH2NH2NH2NH2H2NH2NH2NCHCl30.22温度升高分子间作用力减弱放出药物水凝胶溶胀OH-H+电荷排斥作用凝胶溶胀药物控制释放