高分子组织工程材料在组织工程中的应用

学术背景:组织工程学的发展为组织或器官的修复与再建提供了可能,组织工程及高分子材料的研究进展值得探讨.目的:从生物相容性的角度出发论述了组织工程的研究内容及高分子组织工程材料在组织工程中的应用.检索策略:由该论文的研究人员应用计算机检索Pubmed数据库1990-01/2007-12相关文献,检索词"tissue engineering,tissue engineering materials,Polymers materials,bio-compatibility,bio-compatibility materials,cell-compatibility,cell-compatibility materials",并限定文章语言种类为English,同时计算机检索万方数据库1990-01/2007-12期间的相关文章,检索词为"组织工程;组织工程材料;高分子材料;生物相容性材料;生物相容性;细胞相容性;组织相容性",并限定文章语言种类为中文.共收集到81篇相关文献,对资料进行初审.纳入标准:文章内容应与生物相容性组织工程材料相关.排除标准:重复研究或Meta分析类文章.30篇文献符合纳入标准,排除的51篇文献为内容陈旧或重复.符合纳入标准的30篇文献中,19篇涉及生物相容性,11篇涉及细胞相容性材料.文献评价:文献的来源主要是Pubmed数据库及万方数据库.共得到论著类文章25篇,综述类文章5篇.资料综合:组织工程研究的内容包括种子细胞种植、生物材料植入及细胞移植.细胞的研究包括基因重组技术,将同种、自体或异种的组织体外分解成细胞后培养、增殖后进行构建.材料的研究主要集中于如何将材料与活细胞建成组织工程构建,即具有生物功能的活性材料,由于组织工程材料应具备最佳的材料与细胞界面反应效果,因此设计具有化学分子水平、三维分子水平的细胞/材料杂化界面,具有宏观三维分子水平、符合生物力学要求的装置是组织工程材料研究的核心.高分子材料由于具有良好的物理机械性能、分子结构更接近于生物体而广泛用作生物材料,并在组织工程领域发挥着重要作用.结论:研究开发具有良好组织相容性的材料是组织工程发展的基石,高分子材料具有较好的性能及接近于生物体的分子结构在组织工程中应用广泛.     

组织工程材料表面拓扑结构对其细胞相容性的影响

目的:从粗糙表面、多孔表面、规则刻槽表面、纤维表面、纹理结构和蛋白质层6个方面全面论述组织工程材料表面拓扑结构对细胞相容性的影响。资料来源:应用计算机检索PUBMED 1987-01/2007-01的相关文章,检索词为“bio-compatibility,bio-compatibility materials,tissueengineering,tissue engineering materials,cell-compatibility,cell-compatibility materials”,并限定文章语言种类为English。资料选择:对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文。纳入标准:文章所述内容应与生物相容性组织工程材料相关。排除标准:重复研究或Meta分析类文章。资料提炼:共收集到74篇相关文献,32篇文献符合纳入标准,排除的42篇文献为内容陈旧或重复。符合纳入标准的32篇文献中,24篇涉及生物相容性,8篇涉及细胞相容性材料。资料综合:①关于组织工程材料与生物体的相互作用:综述了高分子组织工程材料在与生物体组织接触时发生各种各样的相互作用。指出了材料与生物体的相互作用情况决定了材料组织相容性的程度;材料对组织相容性的影响包含着微观分子水平和宏观尺度水平,而且,宏观大尺度上(包括材料表面的拓扑结构)的效应比分子尺度上发生的化学效应更为重要。②关于材料表面物理化学性质对材料细胞相容性的影响:综述了高分子材料的粗糙表面、多孔表面、规则刻槽表面、纤维表面、纹理结构和蛋白质层等材料表面的拓扑结构对材料细胞相容性的影响。指出这种影响是研究组织工程材料的生物相容性及进行组织相容性材料设计的重要内容。结论:材料表面的拓扑结构对材料的细胞相容性有着较大影响,细胞与聚合物的相互作用是评价材料细胞相容性的指标。细胞与高分子材料间短期的相互作用程度可由细胞与高分子材料表面的黏附程度来评价,而长期的相互作用可以通过检测体外培养细胞的生长情况或在体内植入高分子村料进行长期评估。     

组织工程材料表面物理化学性质对细胞相容性的影响

目的: 从材料表面能、材料表面的亲 / 疏水性、材料表面的电荷状况、材料表面的化学结构和材料表面负载活性因子 5 个方面论述了材料表面物理化学性质对细胞相容性的影响。指出材料表面的物理化学性质对材料的细胞相容性有着较大影响, 暨从这个方面阐明了组织工程材料的细胞相容性问题。资料来源: 应用计算机检索 PUBMED 1997- 12/2006- 12 期间的相关文章 , 检索词为“bio-compatibility, bio-compatibility materials, tissueengineering, tissue engineering materials, cell-compatibility”, 并限定文章语言种类为 English。同时计算机检索万方数据库 1997- 12/2006-12 期间的相关文章, 检索词为“生物相容性, 生物相容性材料, 组织工程, 组织工程材料, 细胞相容性”, 并限定文章语言种类为中文。资料选择: 对资料进行初审, 纳入标准: 与生物相容性组织工程材料相关的文章。排除标准: 重复研究或 Meta 分析类文章。资料提炼: 共收集到 71 篇相关文献, 33 篇文献符合纳入标准, 排除的38 篇文献为内容陈旧或重复。符合纳入标准的 33 篇文献中, 22 篇涉及生物相容性, 11 篇涉及细胞相容性材料。资料综合: ①关于组织工程材料与生物体的相互作用: 综述了高分子组织工程材料在与生物体组织接触时发生各种各样的相互作用。指出了材料与生物体的相互作用情况决定了材料组织相容性的程度; 材料对组织相容性的影响包含着微观分子水平和宏观尺度水平, 而且, 宏观大尺度上的效应比分子尺度上发生的化学效应更为重要。②关于材料表面物理化学性质对材料细胞相容性的影响: 综述了高分子材料表面的化学性质和结构、表面组成、表面能、表面亲 / 疏水性、表面的电荷状况、表面负载活性因子等材料表面物理化学性质对材料细胞相容性的影响。指出这种影响是研究组织工程材料生物相容性的重要内容及进行组织相容性材料设计的重要内容。结论: 材料表面的物理化学性质对材料的细胞相容性有着较大影响, 细胞与聚合物的相互作用是评价材料细胞相容性的指标。细胞与高分子材料间短期的相互作用程度可由细胞与高分子材料表面的黏附程度来评价, 而长期的相互作用可通过检测体外培养细胞的生长情况或在体内植入高分子材料进行长期评估。     

细胞相容性组织工程材料的细胞效应

目的：以细胞的贴壁生长机制为着眼点，从组织工程材料中的细胞相容性材料的发展历程出发，对多种聚合物．多种形貌的材料及其产生的细胞效应进行综述。指出从理论上来说，相对于平滑材料表面，多孔结构的材料表面的优越性；若采用生物降解材料可从根本上解决生物相容性问题。资料来源：应用计算机检索PUBMED 1997—12／2003—12期间的相关文章，检索词为“tissue engineering，tissue engineering materials，cell—compatibility．cell compatibility materials，procession anchorage”，并限定文章语言种类为English。同时计算机检索万方数据库1997-12／2003-12期间的相关文章，检索词为“组织工程，组织工程材料，细胞相容性，细胞相容性材料，贴壁生长机理”，并限定文章语言种类为中文。资料选择：对资料进行初审，并查看每篇文献后的引文。纳入标准：文章所述内容应与细胞相容性组织工程材料相关。排除标准：重复研究或Meta分析类文章。资料提炼：共收集到41篇相关文献，13篇文献符合纳入标准，排除的28篇文献为内容陈旧或重复。符合纳入标准的13篇文献中，2篇涉及细胞的贴壁生长机制，11篇涉及细胞相容性材料。资料综合：①关于细胞的贴壁生长机制：综述了多种体外培养的细胞具有贴壁生长的特性，并简略描述了细胞在培养用基底材料表面贴壁生长过程。在需要促进细胞生长的场合，构建细胞相容过渡层上应采取更有效的方法以补偿孔洞结构造成的负效应。②关于细胞相容性材料：综述了被研究过的多种聚合物、多种形貌的材料及其产生的细胞效应，指出细胞与不同表面形貌的材料之间的相互作用机制仍是研究工作中的难点，也是非常值得研究的课题。材料表面的物理化学性质和拓扑结构对材料的细胞相容性有着较大影响。细胞与聚合物的相互作用是评价材料细胞相容性的指标。细胞与高分子材料间短期的相互作用程度可由细胞与高分子材料表面的黏附程度来评价，而二者之间长期的相互作用则可以通过检测体外培养细胞的生长情况或在体内植入高分子材料进行评估。结论：从理论上来说，相对于平滑材料表面，多孔结构的材料表面的优越性：若采用生物降解材料可从根本上解决生物相容性问题．     

细胞相容性组织工程材料的细胞效应

目的:以细胞的贴壁生长机制为着眼点,从组织工程材料中的细胞相容性材料的发展历程出发,对多种聚合物、多种形貌的材料及其产生的细胞效应进行综述。指出从理论上来说,相对于平滑材料表面,多孔结构的材料表面的优越性;若采用生物降解材料可从根本上解决生物相容性问题。资料来源:应用计算机检索PUBMED1997-12/2003-12期间的相关文章,检索词为“tissueengineering,tissueengineeringmaterials,cell-compat-ibility,cellcompatibilitymaterials,processionanchorage”,并限定文章语言种类为English。同时计算机检索万方数据库1997-12/2003-12期间的相关文章,检索词为“组织工程,组织工程材料,细胞相容性,细胞相容性材料,贴壁生长机理”,并限定文章语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,并查看每篇文献后的引文。纳入标准:文章所述内容应与细胞相容性组织工程材料相关。排除标准:重复研究或Meta分析类文章。资料提炼:共收集到41篇相关文献,13篇文献符合纳入标准,排除的28篇文献为内容陈旧或重复。符合纳入标准的13篇文献中,2篇涉及细胞的贴壁生长机制,11篇涉及细胞相容性材料。资料综合:①关于细胞的贴壁生长机制:综述了多种体外培养的细胞具有贴壁生长的特性,并简略描述了细胞在培养用基底材料表面贴壁生长过程。在需要促进细胞生长的场合,构建细胞相容过渡层上应采取更有效的方法以补偿孔洞结构造成的负效应。②关于细胞相容性材料:综述了被研究过的多种聚合物、多种形貌的材料及其产生的细胞效应,指出细胞与不同表面形貌的材料之间的相互作用机制仍是研究工作中的难点,也是非常值得研究的课题。材料表面的物理化学性质和拓扑结构对材料的细胞相容性有着较大影响。细胞与聚合物的相互作用是评价材料细胞相容性的指标。细胞与高分子材料间短期的相互作用程度可由细胞与高分子材料表面的黏附程度来评价,而二者之间长期的相互作用则可以通过检测体外培养细胞的生长情况或在体内植入高分子材料进行评估。结论:从理论上来说,相对于平滑材料表面,多孔结构的材料表面的优越性;若采用生物降解材料可从根本上解决生物相容性问题。     

软骨组织工程中支架材料的文献回顾

背景：目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。目的：总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。方法：由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为＂natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering＂,中文检索词为＂天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程＂。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。结果与结论：软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。     

组织工程窦房结支架材料的选择与展望

目的:总结目前心脏组织工程支架材料的发展现状,对窦房结组织工程的支架材料的选择提出意见,并展望未来支架材料的发展方向。资料来源:应用计算机检索PubMed数据库1995-01/2006-08的相关文章,检索词“tissue engineering,cardiac,scaffold-materials,sinuatrial-node”并限定文章语言种类为English。同时计算机检索中文科技期刊数据库(维普资讯)2000-01/2006-08的相关文章,检索词“组织工程,心脏,支架材料”限定文章语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:①组织工程窦房结的发展现状。②组织工程心脏的支架材料的发展现状和展望。排除标准:重复性研究。然后查找余下文章的全文,进一步判断目前支架材料的发展现状。资料提炼:共检索到文献132篇,其中外文心脏组织工程121篇,与支架材料有关的26篇;中文文献11篇,根据相应标准排除重复的文献,选取4篇应用。资料综合:在目前心脏组织工程中,研究主要集中于组织工程瓣膜和心肌,对于窦房结的组织工程的研究较少,在研究中采用的支架材料主要有3类:①合成的可降解高分子材料。②天然的可降解高分子材料。③去细胞基质材料。在研究中发现3种材料各有其优缺点,天然材料的组织相容性好,但是机械力学差,而合成的高分子材料则相反,去细胞基质的脱细胞处理方法仍在进一步改进中,因此,对于某一特定器官的组织工程,要根据其特定的需要来选择合适的支架材料。结论:天然的高分子材料有利于细胞的生长、增殖,其组织相容性好,很少发生免疫排斥反应,可以作为目前组织工程窦房结的支架材料。但未来根据窦房结细胞的特点,研制专门的支架材料是其发展方向。     

软骨组织工程中支架材料的文献回顾

背景:目前报道的软骨组织工程支架材料,大体分为天然高分子材料、人工合成可降解材料、天然材料与合成高分子材料复合构造的新型生物材料和纳米材料4大类。目的:总结近年来国内外关于组织工程支架材料的文献,对其进行简要综述,并探讨目前存在的问题和应用前景。方法:由第一作者应用计算机检索PubMed数据库及中国期刊网全文数据库1997-01/2011-01有关软骨组织工程支架材料的文章,英文检索词为"natural polymer materials,synthetic materials,new biological materials,nanometer materials,scaffold materials,cartilage tissue engineering",中文检索词为"天然高分子材料,人工合成材料,新型生物材料,纳米材料,支架材料,软骨组织工程"。排除重复性研究,共保留33篇文献进行综述。结果与结论:软骨组织工程支架已由先前的单一材料逐渐向复合材料转变,其孔隙率更高、抗原性更低、组织相容性更好,软骨细胞的黏附及增殖更好。结合计算机辅助设计和三维打印快速成形技术,将生物可降解材料预制加工成精确形状,通过降解速率较慢的内支撑支架,维持材料支架的精确外形,研发具有一定机械强度、适当孔径和精确外观形状的可降解生物支架材料是未来的发展方向。     

组织工程心脏瓣膜支架材料的研究和展望

背景：当前应用于临床的生物瓣和机械瓣都存在着一定缺陷,而组织工程心脏瓣膜将避免这些问题成为理想的生物瓣膜替代物。目的：综述近年来组织工程心脏瓣膜支架材料的研究进展及面临的问题。方法：应用计算机检索1990至2011年万方数据库相关文章,检索词为“组织工程,心脏瓣膜,支架材料”,并限定文章语言种类为中文。同时计算机检索1990至2011年PubMed数据库相关文章,检索词为“tissue engineering．heartvalve,scaffoldmaterials”,并限定文章语言种类为English。共检索到文献147篇,最终纳入符合标准的文献61篇。结果与结论：人工心脏瓣膜置换是目前治疗心脏瓣膜性病变的主要外科治疗手段,但现有机械瓣和生物瓣都不是理想的心脏瓣膜置换物,在耐久性,增长潜力,相容性,抗感染方面有着显著的缺陷。组织工程心脏瓣膜是一个活体器官,并具有和自体心脏瓣膜同样的生长,修复和重建能力,这一新概念的提出为构建理想的心脏瓣替换物带来了希望。     

高分子生物材料快速成形构建组织工程支架的研究

学术背景：组织工程支架为细胞的生长和组织的再生提供了一个临时平台，在整形外科中有很好的应用前景。很多学者对用于制备支架的可降解生物材料作了研究，传统的材料成形方法因其局限性，逐渐被近年发展起来的快速成形技术所取代。目的：研究高分子生物材料的成形性以及用于制备支架的快速成形技术，为每种技术（三维印刷、熔融堆积成形、选择性激光烧结）选择合适的材料提供参考。检索策略：应用计算机检索CNKI数据库和Elsevier全文电子刊1995-01／2007-12的有关文献，检索词为“生物材料，快速成形，tissue engineering；scaffold；biomaterial；collagen；chitosan；fibrin；PLA；PLGA；PGA；PCL；PEG；rapid prototyping；3D printing；fused deposition modeling；selective laser sintering”。对文献进行筛选，纳入标准：①选取针对性强，相关度高的文献。②对同一领域的文献选择近期发表或权威杂志的文献。③排除重复研究的文献。最后31篇被选用。文献评价：选用31篇文献，其中5篇为综述、其余均为实验研究。资料综合：具有良好的生物相容性和机械性能的聚乳酸、聚乳酸-乙二醇酸、聚己内酯等高分子聚合物，是组织工程支架快速成形技术的首选材料。天然高分子材料如胶原、壳聚糖等的机械性能较差，但生物相容性好，可作为辅料用于支架的快速成形。三维印刷、熔融堆积成形、选择性激光烧结快速成形技术制备出的支架均具有高的孔隙率，高的表面积体积比，孔与孔之间完全通透，宏观形状可控，孔隙率和孔径独立控制等优点。结论：快速成形技术以其快速、经济的工艺流程，为组织工程支架的制备和实验研究提供了一个新途径。     

组织工程椎间盘纤维环的研究与进展

背景：组织工程是永久性修复退变椎间盘的新策略,然而髓核组织工程方法无法完整重建椎间盘的结构和功能,所以,相应的纤维环组织工程被认为是组织工程椎间盘治疗策略的主要限制因素之一。目的：综述组织工程椎间盘纤维环的研究与进展,为组织工程椎间盘研究提供理论基础。方法：由第一作者用计算机检索Pubmed、CNKI及维普数据库,限定时间为2000/2010,中英文检索词分别为＂组织工程、椎间盘、纤维环、种子细胞、支架材料、生长因子＂和＂tissue engineering,intervertebral disc,annulus fibrosus,seed cell,scaffold,growth factor＂,语言分别设定为中文和英文。从组织工程椎间盘纤维环的种子细胞来源,支架材料选择,生长因子3方面进行归纳介绍。结果与结论：共检索到106篇文章,按纳入和排除标准对文献进行筛选,保留34篇文章进行综述。目前组织工程椎间盘研究重点在构建纤维环组织与髓核组织上。关于功能化纤维环的构建还处于起始阶段,种子细胞、支架材料以及生长因子的选取仍需进一步的实验研究。     

运动性软骨损伤与组织工程化软骨及生物支架材料的修复

背景：篮球运动中造成软骨损伤较为常见。随着组织工程和生物材料的应用发展,利用软骨组织工程化或支架材料修复已成为趋势。目的：对篮球运动中造成软骨损伤的因素进行探讨,重点对组织工程支架材料修复过程中关注的3个要素的研究和运用情况进行概括。方法：由第一作者检索2005-01/2010-10PubMed数据库（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed）及万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn）。英文检索词为＂crtilage,damage,treatment,biological materials＂,中文检索词为＂组织工程;软骨损伤;修复;生物材料;种子细胞＂。检索文献量总计120篇,选择文章内容与软骨治疗方法、材料学特点、生物相容性、材料改性、表面修饰及其应用效果相关等方面的文献,排除陈旧及重复实验文章,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志的文章,最终纳入30篇符合标准的文献。结果与结论：种子细胞、支架材料和体外培养环境,构成了软骨组织工程学注重的3个要素,3者组成了一个相互促进相互制约的整体,以组织工程技术修复软骨损伤时应注重到3者间的恰当选择和配置。     

制备软骨组织工程支架的材料和方法

背景：软骨组织工程的研究为修复软骨缺损提供了新的思路和方法,其中如何获得理想的组织工程支架是这一研究的核心和难点。目的：回顾性分析软骨组织工程支架的材料选择和制备方法。方法：由第一作者检索2000至2012年PubMed数据库、ELSEVIER SCIENCEDIRECT、万方数据库、中国知网库有关制备软骨组织工程支架的材料选择和方法等方面的文献。结果与结论：软骨支架材料分为天然生物材料、人工合成高分子材料和复合材料。可采用相分离法、溶剂浇铸/粒子沥滤技术、气体发泡技术、快速成型技术及静电纺丝法制备支架材料。由于胶原、琼脂糖和藻酸盐等水凝胶类天然材料可提供足够的生物相容性、增殖和黏附能力及亲水性,电纺的人工合成高分子材料复合支架又可以保证支架的力学强度、塑形要求、孔隙率、可降解性等,将天然材料利用包埋技术和表面修饰技术复合于电纺的高分子复合材料支架上将更有利于支架性能的发挥。     

组织工程心脏瓣膜支架材料的选择与应用

背景：支架材料的选择在组织工程心脏瓣膜中起着至关重要的作用,支架材料的选择也就影响着组织工程心脏瓣膜的构建效果。目的：评价组织工程心脏瓣膜支架材料的的优缺点,并对其选择进行总结。方法：以＂组织工程,心脏瓣膜,支架材料,生物相容性＂,为中文关键词;以：＂tissue engineering,heart valves,scaffoldmaterial,biocompatibility＂为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与有关生物材料与组织工程心脏瓣膜的相关的文章;排除重复研究及Meta分析类文章。结果与结论：人工合成高分子材料有更大的可控性,可预先塑性,大量制备,孔径和孔隙率较容易控制,成本低廉;天然生物材料和合成高分子材料都存在一定不足,将人工可降解材料与天然材料相结合构建瓣膜支架,发挥两者各自的优势构建出性能良好的组织工程心脏瓣膜。组织工程心脏瓣膜的研究前景广阔。但距离临床应用还有很长的路要走,相信随着研究的不断深入以及支架材料的不断优化对组织工程心脏瓣膜构建方法的改进,在不远的将来造福于广大心脏瓣膜病患者。     

人工膝关节常用假体材料及其生物相容性

背景：理想的假体材料对人工膝关节的功能、预后至关重要。目的：评价各种人工膝关节生物材料的性能、应用及其生物相容性,寻找合理的膝关节替代物。方法：采用电子检索的方式,在万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn/）中检索1999-01/2009-12有关生物材料应用于人工膝关节的研究文章,关键词为＂组织工程,人工膝关节,生物材料＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入17篇文献进行评价。结果与结论：传统的金属和骨水泥材料仍广泛运用于人工膝关节假体中,随着医学和组织工程技术的发展,各种合成生物材料相继出现。近来出现了生物相容性较好的生物陶瓷及高分子复合材料,但存在易磨损的缺点,改进上述材料的缺点,寻求理想的人工膝关节假体材料是当前生物医学工程研究的热点之一。虽然传统的金属、骨水泥、生物陶瓷及高分子复合材料均在临床上大量应用于人工膝关节,但由于其存在各自不可避免的缺点,理想的人工膝关节假体材料仍需进一步开发。