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?     

生物可降解高分子在组织修复中的应用

随着医学和材料科学的发展，人们希望植入体内的材料只是起到暂时的替代作用，并随着组织或器官的再生而逐渐降解吸收，以最大限度地减少材料对机体的长期影响。生物可降解高分子材料的组成单元或降解产物是生物体内自身存在的小分子，比非降解材料具有更好的生物相容性和生物安全性，在完成使命后，会自动降解成无毒无害的物质，从体内代谢排除，因而越来越受到人们的重视。目前已在应用或正在研究的生物可降解高分子正日益增多，按其来源可分为化学合成高分子(脂属聚酯、聚原酸酯、聚碳酸酯、聚酸酐等)、生物技术合成高分子(聚羟基烷酸酯)和天然高分子(胶原、纤维蛋白、甲壳素、天然珊瑚等)。目前应用较多的是合成高分子，但由生物技术合成的聚酯类高分子正日益引起人们的重视，其前途不可限量。     

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。     

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。     

高分子材料的组织相容性和血液相容性

——高分子材料的组织相容性1高分子材料植入对组织反应的影响 （1）材料中渗出的化学成分对生物反应的影响 （2）高分子材料的生物降解对生物反应的影响 （3）材料物理形态等因素对组织反应的影响     

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。     

高分子材料的组织相容性和血液相容性

——高分子材料的组织相容性1高分子材料植入对组织反应的影响(1)材料中渗出的化学成分对生物反应的影响(2)高分子材料的生物降解对生物反应的影响(3)材料物理形态等因素对组织反应的影响     

三嵌段高分子骨组织工程支架材料的体内生物学性能评价

目的:对三嵌段高分子骨组织工程支架材料--聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦的生物相容性进行评价,探讨用于骨组织工程的可行性。方法:实验于2003-08/12在华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科实验室完成。①过敏试验:20只豚鼠随机分为试验组、对照组,每只豚鼠脊柱两侧皮内注射等体积聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦浸提液、生理盐水及体积分数为0.05的甲醛溶液,记录激发部位红斑水肿。②急性全身毒性试验:12只小白鼠随机分为试验组和对照组,该两组腹腔分别注射浸提液及生理盐水,4,24,48及72h观察动物的一般状态。③植入试验:聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦植入6只新西兰大白兔肌肉内,1,4及8周切取材料周围0.5cm处肌肉组织,苏木精-伊红染色,光镜下观察。结果:①过敏试验结果:皮内注射浸提液及生理盐水动物皮肤无红斑水肿,注射体积分数为0.05的甲醛溶液出现中度以上红斑水肿。②急性全身毒性试验结果:阴性对照组未见毒性症状,试验组4h后仅1只有轻微的运动减少,24h后恢复正常。③植入试验结果:所有试验动物伤口均一期愈合。结论:聚(丙交酯-乙交酯)犤天冬氨酸-聚乙二醇犦具有良好生物相容性,是一种新的骨组织工程支架材料。     

胶原材料生物学特征及其在牙周组织工程中的应用

学术背景:牙周病治疗的目的是重建丧失的牙周组织,形成新附着及牙槽骨再生.在牙周组织工程中选择合适的支架材料是一个首要的问题,胶原由于其独特的生物学特征而被应用于牙周组织工程.目的:针对胶原的生物学特征及其在牙周组织工程的应用现状做一综述.检索策略:应用计算机检索Medline(ovid) 数据库1996-01/2007-10关于胶原及其在牙周组织工程应用方面的文章,检索词"collagen,tissue engineering,periodontal diseases ,periodontal tissue engineering",并限定语言种类为"English";同时检索中国期刊全文数据库1996-01/2007-10的相关文章,检索词"胶原、组织工程、牙周病、牙周组织工程"等;同时手工检索相关书籍.纳入标准:胶原及其在组织工程和牙周组织工程中的研究现状;对具体研究的回顾调查.排除标准:重复性研究.文献评价:初检得到63篇文献,排除33篇重复性研究,纳入30篇.其中8篇论述了胶原的生物学特征,22篇论述了胶原在组织工程和牙周组织工程中的研究现状.资料综合:在牙周组织工程中支架材料起着非常重要的作用,选择合适的载体是一个首要解决的问题.胶原不仅可生物降解, 促进细胞生长代谢, 还可与其他合成或天然高分子、无机或有机材料以及生物材料复合, 这些优点使其在牙周组织工程中优势明显.结论:胶原材料具备良好的生物安全性和相容性,因此被用于牙周组织工程的支架材料,并可通过与其他高分子材料复合改善其部分性能.     

胶原材料在组织修复中的应用

胶原是组织构建和组织重建的重要材料,在外科应用的生物聚合材料中,胶原是目前研究最热门的材料之一。介绍近10年胶原作为缝合材料、溃疡、烧伤、骨组织、心瓣膜、血管、食道和气管等修复材料的研究、应用和发展情况,以及胶原作为皮肤替代品在培养皮肤细胞支持物、胶原真皮和复合移植皮等组织工程皮肤研究和应用中的前景。     

聚吡咯类生物材料在组织工程中的应用

背景:聚吡咯因其特殊的电学性质被广泛应用于生物医学工程领域.近20年来,在组织工程领域有越来越多的关于其作为施电细胞组织培养基底用于组织和细胞再生方面的研究.目的:全面了解聚吡咯类生物材料在不同类组织工程中的应用,为今后该类材料在组织工程方面的进一步研究以及新型医学生物材料的研发提供思路.方法:以"polypyrrole"为检索词,应用计算机检索Pubmed数据库,中国生物医学文献数据库1990/2010发表的相关文章.纳入与聚吡咯组织工程应用密切相关的文献,排除重复性研究.结果与结论:共检索到762篇文献,排除无关重复的文献,保留51篇文献进行综述.目前聚吡咯类生物材料主要用于神经组织工程、心血管组织工程、骨及肌肉组织工程、皮肤组织工程等方面.这类生物材料由于其多功能性以及良好的生物相容性,对于未来新型组织工程材料的研发以及组织工程的进一步研究具有重大的价值.     

激光在组织工程生物材料表面修饰中的应用

目的:介绍激光消蚀术、激光选择性烧结和激光干涉平板印刷在组织工程生物材料表面修饰应用的背景和基本原理,并总结激光表面修饰的工作条件和特点。资料来源:应用计算机检索Medline1993-01/2006-12关于激光修饰组织工程材料的文章。检索词"laserablation,biomaterial,sintering"并限定文章的语言种类为English。同时利用计算机检索中国期刊全文数据库1994-01/2006-12的相关文章,限定文章语言种类为中文,检索词“组织工程,激光”。资料选择:对资料进行初审,纳入标准:关于3种激光表面修饰方法的应用和实验结果。排除标准:重复性研究。资料提炼:共收集到符合上述要求的文献35篇,排除5篇重复性研究。30篇符合纳入标准:其中16篇关于激光消蚀术,8篇关于激光选择性烧结,6篇关于激光干涉平板印刷术。资料综合:与传统的化学方法和其他物理手段相比,激光表面修饰具有加工精度高、无污染和不改变材料力学性质的优越性,其中有代表性的3种方法为激光消融术、激光选择性烧结和激光干涉印刷术。结论:激光表面修饰的优点是无接触加工降低污染概率,通过计算机和精密机械装置进行操控,加工精度高、结果重复性好、操作灵活;不仅能用于高分子聚合物材料,还可以用于对生物金属材料的加工。     

组织工程生物材料的表面修饰

工程科学与生命科学的交叉与融合产生了组织工程学[1、2 ] 。从材料科学与工程的观点看 ,组织可视为细胞的多相复合材料。它由 3种主要结构单元构成 :细胞、细胞外基质 (ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｍａｔｒｉｘ ,ＥＣＭ )和骨架[3] 。可植入生物降解材料的表面修饰 ,从材料学角度讲 ,是为材料赋予动态整合性 ,使其适应与组织的“接入” ;从组织工程临床应用角度上讲 ,则担当着黏附组织与植入生物材料的接合与过渡的“人工ＥＣＭ” ,这就要求严格按照体内ＥＣＭ环境要求来构思材料表面修饰。在体内环境中 ,细胞和材料的相互作用实际上是细胞…     

纤维蛋白基生物材料在组织工程中的应用

纤维蛋白基材料包括纤维蛋白原和纤维蛋白,是一种具有良好生物相容性和生物降解性能的天然聚合物材料,已被广泛应用于开发各种组织工程支架和生长因子释放系统。为满足不同组织工程对支架三维结构和力学性能的要求,纤维蛋白基材料可以制成凝胶、黏胶、微珠和纳米纤维,也可以单独使用或与其他材料复合。文章讨论了纤维蛋白基材料的主要性能,并重点论述了此类材料在组织工程中的应用现状和面临的问题。     

Skeletal tissue engineering using silk biomaterials

Silks have been proposed as potential scaffold materials for tissue engineering, mainly because of their physical properties. They are stable at physiological temperatures, flexible and resist tensile and compressive forces. Bombyx mori (silkworm) cocoon silk has been used as a suture material for over a century, and has proved to be biocompatible once the immunogenic sericin coating is removed. Spider silks have a similar structure to silkworm silk but do not have a sericin coating. This paper provides a general overview on the use of silk protein in biomaterials, with a focus on skeletal tissue engineering.     

组织工程天然生物材料支架的特征

目的：归纳总结目前国内外组织生物工程天然生物材料支架在结构和性能上的特点与问题及解决的方法和技术。 方法：根据组织工程对生物材料支架的要求，阐明分析天然生物材料支架的生物相容性和组织相容性，生物降解性和可吸收性，三维立构空间，支架的表面结构、力学与加工性能。 结果：天然生物材料可做为组织工程支架，其结构和组成与人体的组织细胞生长基质相似，具备做为组织工程支架的性能和结构。 结论：天然生物材料具有的性能与结构满足组织工程支架的要求。     

组织工程天然生物材料支架的特征

目的:归纳总结目前国内外组织生物工程天然生物材料支架在结构和性能上的特点与问题及解决的方法和技术。方法:根据组织工程对生物材料支架的要求,阐明分析天然生物材料支架的生物相容性和组织相容性,生物降解性和可吸收性,三维立构空间,支架的表面结构、力学与加工性能。结果:天然生物材料可做为组织工程支架,其结构和组成与人体的组织细胞生长基质相似,具备做为组织工程支架的性能和结构。结论:天然生物材料具有的性能与结构满足组织工程支架的要求。     

周围神经组织工程生物材料的生物相容性评价

目的:总结周围神经组织工程生物支架材料生物相容性评价方法的进展。资料来源:应用计算机检索CNKI1990-01/2006-12有关周围神经组织工程生物材料生物相容性评价方面的文章,检索词“神经,组织工程,生物材料,生物相容性”,限定文献语言种类为中文。同时计算机检索ElsevierScienceE-journals1990-01/2006-12有关周围神经组织工程生物材料生物相容性评价方面的文章,检索词“nerve,tissueengineering,biomaterial,biocompatibility”,限定文献语言种类为English。资料选择:对资料进行初审,选取周围神经组织工程生物材料方面的相关文献,开始查找全文。排除中枢神经系统文献。对剩余的文献进行分析,总结研究内容。资料提炼:共收集到相关文献168篇,72篇符合纳入标准,其中30篇有关周围神经组织工程生物材料生物相容性评价方面的文献用于综述。资料综合:周围神经组织工程生物材料生物相容性评价可分为体外和体内两个方面。体外评价即利用生物材料与细胞共培养,通过观察细胞的形态,测定细胞的活力和凋亡等反映细胞的细胞毒性。体内评价最常用大鼠坐骨神经模型,通过普通和免疫组化染色、血液指标检测、器官病理切片等反映生物材料体内局部和整体的相容性。目前,生物相容性评价以短期为主,而其长期评价也是必须的。结论:在常用方法的基础上,一些新的方法逐渐被运用到周围神经组织工程支架材料的生物相容性评价上。对于各种评价方法的“性价比”还需要进一步的分析,以建立一套基本评价体系。     

神经组织工程生物材料的生物相容性及安全性评价

神经组织工程生物材料的出现尽管只有20年左右的时间，但发展迅速，已成为神经系统疾病的一种新的治疗手段和发展趋势。多数组织工程生物材料在动物实验已体现出良好的生物相容性，但是由于神经系统独特性，实际应用于临床还需要大量深入研究。总之，具有良好生物相性和安全性的神经组织工程生物材料仍是当前和今后研究方向。文章回顾神经组织工程生物材料的应用历史及现状，从生物相容性及安全性方面对现有神经组织工程生物材料进行评价，为提高神经组织工程生物材料水平提供依据。