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天然支架材料的分类
时间:2013-06-19 10:37:54  作者:网站编辑  来源:再生医学网
按加工处理天然组织的方法分类,天然支架材料大致可以分为脱细胞支架材料和基质提取成分支架材料两大类。

    按加工处理天然组织的方法分类,天然支架材料大致可以分为脱细胞支架材料和基质提取成分支架材料两大类。脱细胞支架材料是通过各种物理和化学的方法去除天然组织中的细胞成分,同时保留了原有组织的三维支架结构和主要细胞外基质成分的支架材料。

    目前应用较多的有脱细胞真皮基质、脱细胞小肠黏膜下层、脱细胞羊膜基质等。基质提取成分支架材料主要指通过从天然组织中提取某些成分,再构建出具有三维空间结构的支架材料。目前提取的天然细胞外基质成分主要有胶原类、壳聚糖类、透明质酸类等,由于单一成分合成的支架均有非常明显的缺点,因此,这类支架材料多以一种成分为主,多种成分组合构建而成,如胶原-透明质酸复合支架、壳聚糖-胶原复合支架、壳聚糖-透明质酸复合支架、胶原-硫酸软骨素复合支架以及胶原-壳聚糖-透明质酸复合支架等。

 1.脱细胞支架材料

 (1)脱细胞真皮基质:ADM取材于人类皮肤或动物皮肤,通过物理和化学等手段,去除了细胞成分的同时保留了胶原纤维等细胞外基质成分和三维组织结构,具有良好的组织相容性。美国LifeCell公司推出的Alloderm即是一种商品化的异体脱细胞真皮基质,临床应用效果良好。由于异体ADM的存在来源有限的问题,近年来用异种皮肤来获得脱细胞真皮基质的报道亦较多。由于大多数人认为猪皮与人体皮肤组织结构相似,并且具有来源广泛、价格低廉等优点,因此猪ADM成为研究热点。但猪ADM在临床应用时存在营养渗透性差、血管化速度慢、移植皮片成活率低等不足。最近,我们通过比较巴马小型猪与人真皮发现,猪真皮不但三维结构致密,其主要成分也与人真皮相差甚远。因此,在选择ADM的来源动物时,有必要寻找真皮组织结构与人更为相似的动物。同时,由于现有ADM制作的方法都很难在降低免疫原性上达到满意效果,ADM的制备方法仍有待改进。

 (2)脱细胞SIS:脱细胞SIS是一种对小肠组织(通常来源于猪)进行脱细胞处理后所得的细胞外基质支架材料。SIS中的胶原蛋白、蛋白多糖及糖蛋白构成的细胞外基质框架可作为组织形态发育、结构重建的天然生物支架,已成功作为多种组织工程的支架材料,用于如皮肤、血管、神经、肌腱等组织缺损的修复。SIS有良好的生物相容性,植入体内后不引起明显的排斥反应,又具有适当的机械特性,能为成纤维细胞及新生血管的长入提供足够的生长空间,随着新生组织的形成,逐渐降解,产生的新生组织在结构和功能上均与原有组织相似。

 (3)脱细胞羊膜基质:羊膜是胎盘上最靠近胎儿的一种薄膜状组织,这种半透明薄膜由单层立方上皮细胞、较厚的基底膜以及一层无血管的间质组成。羊膜的上皮细胞层含有羊膜上皮细胞和由羊膜上皮细胞分泌的多种生长因子,因此羊膜不仅具有生物支架所必须的基质结构,而且具有促进细胞生长的生物活性分子。将羊膜中的细胞成分去除后所留下的无细胞结缔组织称为脱细胞羊膜或羊膜细胞外基质,具有免疫原性低的特点。何清义等通过人羊膜细胞外基质与成纤维细胞的共培养,观察成纤维细胞的生长特性以及胶原纤维产生,提示成纤维细胞在支架上生长、黏附良好,胶原合成、分泌旺盛,认为人羊膜细胞外基质是一种较理想的成纤维细胞载体。

 2.基质提取成分支架材料

 (1)以胶原成分为主的支架材料:胶原是组织细胞外基质的重要组成部分。因其来源广泛,免疫原性低而被广泛地用作组织工程支架。胶原作为组织工程支架材料具有很多优越性,但胶原也存在加工性能差、缺乏柔韧性、抗拉强度低等缺点。为了改善胶原的力学性能,常常通过与其他成分进行组合,以调节其降解速度,增强力学特性。Integra由戊二醛交联的牛Ⅰ型胶原与6-硫酸软骨素构成,在其上覆盖硅橡胶薄膜。Heitland等指出使用Integra作为真皮替代物覆盖皮肤缺损部位,成纤维细胞黏附及生长良好,易于血管化,且不易降解,有一定临床应用价值。

 (2)含透明质酸类成分的支架材料:透明质酸是一种蛋白多糖,是真皮细胞外基质的成分之一,具有良好的生物相容性和生物降解性。然而纯透明质酸具有易溶于水、吸收迅速和在组织中停留时间短等物理和生物特性,限制了它用于制备皮肤支架材料。因此,只有对透明质酸进行谨慎的化学修饰后才能用于制备皮肤支架材料。Liu等将透明质酸与胶原/壳聚糖支架复合,体外观察显示复合透明质酸后的胶原/壳聚糖支架的柔韧性和降解性都有了较大的提高。在该支架上共同培养成纤维细胞和角质细胞2周后显示细胞沿支架成立体生长,形成细胞层,且出现基底膜含有典型的层黏连蛋白和Ⅳ型胶原蛋白,说明可以通过胶原/壳聚糖/透明质酸支架在体外构建人工活性皮肤。

 (3)以壳聚糖类为主的支架材料:壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,为一种天然聚阳离子多糖,在体内可被降解为易被人体吸收的氨基葡萄糖,具有良好的生物相容性和生物可降解性,是一种理想的细胞外基质材料。最近研究显示,壳聚糖及其衍生物由于其多孔凝胶结构,在体内与大分子物质的良好相容性等优势越来越成为一种很有发展前景的组织工程替代品,而利用壳聚糖制造的人工皮肤具有良好的组织相容性、成膜性、柔韧性和一定的抗菌消炎、促进伤口愈合的作用。

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