皮肤组织工程

这篇综述主要介绍了皮肤及组织工程既往研究的工作进程，如培养自体上皮细胞，培养异体表皮细胞、真皮替代物，含活性细胞的组织工程皮肤等，并初步探讨了组织工程皮肤促进慢性溃疡愈合的机制。     

组织工程皮肤的最新研究

构建一种理想的组织工程皮肤，无论是对急性烧(创)伤患者，还是伤后要求皮肤修复重建的患者都有重大作用。但是，迄今为止，尚无一种持久、合适耐用的皮肤代用品。目前从组织工程学的观点来看，人工皮肤主要有3类：①培养的表皮膜。②真皮替代物。③具有表皮、真皮双层结构的复合皮肤替代物。前两类都有一定的局限性。理想的皮肤替代物应同时修复表皮和真皮组织，因为这两种成分不仅影响皮肤的功能和外形，而且具有相互影响的机制，促进彼此的分化。文章就临床上使用的各种组织工程皮肤的特性、使用情况、作用机制和目前存在的问题及其未来的发展方向进行展望。     

皮肤组织工程发展及展望

随着烧伤救治水平的提高,人们逐渐认识到改善创面愈合外观及功能的重要性,而自体皮源不足仍是大面积烧伤病人救治过程中的难题,因此,皮肤组织工程则成为目前研究的重点,不断有各种皮肤替代品出现,这些皮肤替代品分别修复皮肤的不同部分和功能。本文就目前常见的皮肤替代品进行分类,对皮肤组织工程的发展过程及展望进行综述。     

组织工程皮肤研究的中国之最

组织工程皮肤是最早应用于临床的组织工程产品,先后为自体表皮研究、异体表皮研究、复合皮肤替代物研究等,随着组织工程技术的发展,研制出与正常皮肤结构和功能相近的组织工程皮肤,为烧伤和整形患者提供了理想的皮肤替代物。     

猪复合人工皮肤组织工程学研究：小型香猪角质形成细胞库的构建

目的：小型香猪与人的皮肤组织结构相似，是研究人皮肤良好的动物模型，构建贵州小型香猪角质形成细胞库，为构建猪组织工程皮肤做好准备工作。方法：采用分离酶和胰蛋白酶联合消化法分离小型香猪角质形成细胞，角质形成细胞培养基培养。结果：小型香猪角质形成细胞呈“铺路石”样生长，可连续传代，实验结束时成功地将角质形成细胞传至第13代。传代及冻存、复苏后的角质形成细胞保持了与原代细胞相同的生长状态，并具有继续传代能力。结论：作通过细胞培养和组织工程学的方法，建立了小型香猪角质形成细胞库。     

组织工程皮肤支架材料的研究与应用

目的：组织工程产品一般由具有活力的细胞和支架材料组成.支架材料包括人工合成的生物降解聚合物和天然生物衍生材料两大类,均具有促进细胞生长和增殖的特性.探索理想的支架材料是当前皮肤组织工程领域的热点,为此本文对组织工程皮肤支架材料的进展情况进行回顾.资料来源：应用计算机检索PubMed和Medscape数据库1990-01/2004-12期间的相关文章,检索词＂skin,artificial＂,并限定文章语言种类为英文.同时计算机检索中国期刊全文数据库2002-01/2004-12期间的相关文章,检索词＂皮肤,人工＂,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：文章所述内容应与组织工程皮肤支架材料研究相关.排除标准：重复研究或Meta分析类文章.资料提炼：共收集到61篇相关文献,27篇文献符合纳入标准,排除的34篇文献是由于内容陈旧或重复.资料综合：27篇文献涉及到不同类型的支架材料,包括人工合成的生物降解聚合物和天然生物衍生材料.人工合成的生物降解聚合物由于能在体内降解为小分子物质并通过机体代谢排出,且易于加工、具有良好的组织相容性、机械性能和降解速率的可控性,因此被广泛用作组织工程支架材料,常见的主要有聚乳酸、聚羟基乙酸以及它们的共聚物、聚亚氨酯、聚环氧乙烷等.天然生物衍生材料主要包括胶原、氨基匍聚糖、纤维蛋白凝胶、透明质酸、几丁质及脱细胞处理后的天然细胞外基质等.由于天然材料抗原性较弱,往往存在细胞表面受体的特异识别位点,不易引起免疫排斥反应,并可诱导调节细胞的生长和分化,同时也避免了人工合成材料在孔隙、空间结构等方面的制作难题,因此也被广泛用于组织工程支架材料.结论：支架材料包括人工合成的生物降解聚合物和天然生物衍生材料.天然生物衍生材料避免了人工合成材料在孔隙、空间结构等方面的制作难题,且来源丰富,制作较为简单,造价低廉,在组织相容性、理化性能及生物降解性等方面明显占优,但存在抗原性消除不确定、疾病传播隐患及降解速率不易控制等不足.目前尚未发现完美的支架材料,因此继续开展组织工程皮肤支架材料的研究是必要的.     

组织工程皮肤的血管化策略和未来方向

皮肤组织工程是修复重建外科中快速发展且相对成熟的领域,通过人造皮肤替代物的植入,能促进伤口快速愈合,防止体液丢失和感染。然而目前尚无具备完整生物学性能的完美人工皮肤产品,主要存在以下问题:缺乏皮肤附属结构如毛囊、皮脂腺及神经,生物相容性及生物力学性能欠佳、植入后无法快速血管化、感染、疤痕形成等,皮肤移植后的早期阶段营养物质供应及废物的排泄问题。所以快速血管化是组织工程皮肤存活的关键,目前各项基础研究致力于组织工程皮肤的快速血管形成策略,从血管形成微环境出发,包括支架方面、细胞方面、基因方面及其他新兴技术,这里将对此类研究展开综述。     

皮肤创面修复的研究进展

创面修复是整个医学界所面临的最重要最基本的问题之一，随着分子生物学的发展，创面修复的基础研究已深入至细胞、分子及基因水平。70年代至今，由于能够获取大量细胞因子并用于动物实验，使得以生长因子与烧伤创面修复关系为突破口的组织修复的细胞学、生长因子促（抑）创面修复机理、活性敷料的研制及基因治疗等方面都取得了惊人的进展。目前，不少基因工程产品如EGF、FGF已开始应用于临床。组织工程学的出现，使烧伤创面皮肤移植有了新的突破，即由活细胞应用组织培养方法，以某种方式连接到天然的、人造的或二者混合物构成的基质或支架上，形成人工复合皮，然后进行皮肤移植。     

组织工程皮肤研究的临床应用:表皮与支架材料及其他

0 引言 皮肤是人体最大的器官组织,是机体与外界环境接触的屏障,具有保护、分泌、代谢和感觉等重要的功能.当外界损伤或疾病等因素造成皮肤缺损时,可使屏障功能丧失,引起感染、水电解质失衡、免疫低下以及多脏器功能衰竭.     

组织工程化人工皮肤的构建与应用

目的 探讨组织工程化人工皮肤的构建与应用。方法 无血清培养人原代表内细胞，接种于经桂枝汤浸泡的异种真皮，进行复合移植。结果 人原代表皮细胞在无血清培养下生长增殖较好；桂枝汤浸泡的异种真皮存时间明显延长；复合移植于烧伤创面上皮片获成活。结论 人表皮细胞和经桂枝汤浸泡的异种真皮复合移植可作为一种新的皮肤代用品。     

红外热像扫描技术在组织工程皮肤移植修复中的应用

目的　探索红外热像扫描技术在组织工程皮肤移植修复中应用的可能性。方法　在组织工程皮肤对大面积皮肤缺损动物 (裸鼠 )进行移植修复的不同时间 ,应用红外热像扫描仪对移植修复区进行动态观察。结果　在移植术后第 7天 ,热像图上移植区与正常皮肤温差明显 (>0 7℃ ) ;在移植的第 14天 ,移植区与周围正常皮肤的温差变小(<0 3℃ ) ;在移植的第 2 1天 ,移植区与正常皮肤无明显区别 ,温度几乎没有差别 (<0 1℃ )。预示着移植区的血运、代谢情况与正常皮肤差别不大 ,移植区有毛细血管长入、营养供应充足。结论　在应用组织工程皮肤进行皮肤缺损的移植修复时 ,可以应用红外热像扫描技术对移植修复的效果进行动态观察 ,监测毛细血管的生成情况、血运状况以及移植的组织工程皮肤与宿主皮肤的融合情况。     

Evaluation of decellularized tilapia skin as a tissue engineering scaffold

Decellularized bovine and porcine tissues have been used as scaffolds to support tissue regeneration but inherit religious restrictions and risks of disease transmission to humans. Decellularized marine tissues are seen as attractive alternatives due to their similarity to mammalian tissues, reduced biological risks, and less religious restrictions. The aim of this study was to derive an acellular scaffold from the skin of tilapia and evaluate its suitability as a tissue engineering scaffold. Tilapia skin was treated with a series of chemical and enzymatic treatments to remove cellular materials. The decellularized tilapia skin (DTS) was then characterized and evaluated in vitro and in vivo to assess its biological compatibility. The results indicated that the decellularization process removed 99.6% of the DNA content from tilapia skin. The resultant DTS was shown to possess a high denaturation temperature of 68.1 ± 1.0°C and a high Young's modulus of 56.2 ± 14.4 MPa. The properties of DTS were also compared against those of crosslinked electrospun tilapia collagen membrane, another form of tilapia‐derived collagen scaffold. In vitro studies revealed that both DTS and crosslinked electrospun tilapia collagen promoted cellular metabolic activity, differentiation, and mineralization of murine preosteogenic MC3T3‐E1 cells. The rat calvarial defect model was used to evaluate the in vivo performance of the scaffolds, and both scaffolds did not induce hyperacute rejections. Furthermore, they enhanced bone regeneration in the critical defect compared with the sham control. This study suggests that tilapia‐derived scaffolds have great potential in tissue engineering applications.     

组织工程化人工皮肤的构建与应用

目的探讨组织工程化人工皮肤的构建与应用。方法无血清培养人原代表皮细胞,接种于经桂枝汤浸泡的异种真皮,进行复合移植。结果人原代表皮细胞在无血清培养下生长增殖较好;桂枝汤浸泡的异种真皮存活时间明显延长;复合移植于烧伤创面上皮片获成活。结论人表皮细胞和经桂枝汤浸泡的异种真皮复合移植可作为一种新的皮肤代用品。     

复合壳多糖人工皮肤组织学特征研究

目的寻找一种能够适合临床需要的较为理想的皮肤替代物。方法采用组织工程技术,将种子细胞接种于复合壳多糖真皮基质,先后进行沉没培养和器官型培养,观察培养物变化。结果获得的人工皮肤有较好组织学特性和物理学特性。结论复合壳多糖人工皮肤组织学特点接近天然皮肤,有可能成为一种新型的皮肤替代物,应用于临床。     

聚乙烯醇及其复合材料在组织工程支架中的应用

背景：聚乙烯醇是具有良好生物相容性和生物降解特性的聚合物,因其水溶性、成膜性、乳化性、胶黏性,而且无味无毒,被广泛用于临床领域。
　　目的：综述聚乙烯醇及其复合材料在骨、软骨、皮肤、血管等组织工程支架中的应用。
　　方法：由第一作者检索2000年1月至2011年12月中国知网数据库、1980年1月至2012年12月Pubmed数据库及 Elsevier数据库中,有关聚乙烯醇及其复合材料在骨、软骨、皮肤、血管等组织工程支架中应用的文章,中文关键词为“聚乙烯醇,复合材料,组织工程支架”,英文关键词为“Poly (vinyl alcohol),composite material, tissue engineering scaffold”。
　　结果与结论：虽然聚乙烯醇及其复合材料还存在强度不够高、植入后有并发症等缺点,但这类材料具有良好的生物相容性和生物可降解特性,在组织工程中的应用从实验室到临床前研究都有很大的进展。对于其修复的长期效果还需要进一步深入研究。通过对材料表面进行修饰,改善细胞与支架材料的相互作用;通过模拟细胞生长微环境,制备仿生材料,提高材料的亲水性、对细胞的黏附性,促进细胞的分化增殖;构建具有可控三维多孔结构的支架,并赋予其控制释放细胞生长因子等功能,更好地仿生天然细胞外基质的结构和功能;制备出降解速度与机械强度能够完全适应组织再生需要的支架,研制复合、仿生材料是今后支架材料研究的主要方向。     

骨组织工程的研究进展

本文对组织工程骨的研究作了概述,介绍了用于骨组织工程的种子细胞、支架材料和骨组织构建的基本做法.介绍了用珊瑚、珊瑚-羟基磷灰石、松质骨基质和其他一些天然生物材料,用作成骨细胞培养的支架材料,研究证实除了人工合成的聚合物类材料之外,一些天然生物材料也可作为骨组织工程理想的支架材料.     

数学在组织工程中的应用

本文力图对数学在组织工程学中的应用做初步探讨,提出建立组织工程学数据库。进而运用统计分析、数学建模、最优化理论及计算机模拟等知识对数据进行处理。为组织工程迈向产业化打下基础。     

Airway tissue engineering

Introduction: Prosthetic replacements, autologous tissue transfer and allografts have so far failed to offer functional solutions for the treatment of long circumferential tracheal defects and loss of a functioning larynx. Interest has therefore turned increasingly to the field of tissue-engineering which applies the principles and methods of bioengineering, material science, cell transplantation and life sciences in an effort to develop in vitro biological substitutes able to restore, maintain or improve tissue and organ function.

Areas covered: This article gives an overview of the tissue-engineering approach to airway replacement and will describe the encouraging results obtained so far in tracheal regeneration. The recent advances in the field of tissue-engineering have provided a new attractive approach towards the concept of functional substitutes and may represent an alternative to the shortage of suitable grafts for reconstructive airway surgery. We summarize fundamental questions, as well as future directions in airway tissue engineering.

Expert opinion: The replacement of active movement, as would be necessary to replace an entire larynx introduces another order of magnitude of complexity, although progress in this area is starting to bear fruit. In addition, the stem cell field is advancing rapidly, opening new avenues for this type of therapy.     

Characterization of human skin equivalents developed at body's core and surface temperatures

Human skin equivalents (HSEs) are in vitro developed three‐dimensional models resembling native human skin (NHS) to a high extent. However, the epidermal lipid biosynthesis, barrier lipid composition, and organization are altered, leading to an elevated diffusion rate of therapeutic molecules. The altered lipid barrier formation in HSEs may be induced by standardized culture conditions, including a culture temperature of 37°C, which is dissimilar to skin surface temperature. Therefore, we aim to determine the influence of culture temperature during the generation of full thickness models (FTMs) on epidermal morphogenesis and lipid barrier formation. For this purpose, FTMs were developed at conventional core temperature (37°C) or lower temperatures (35°C and 33°C) and evaluated over a time period of 4 weeks. The stratum corneum (SC) lipid composition was analysed using advanced liquid chromatography coupled to mass spectrometry analysis. Our results show that SC layers accumulated at a similar rate irrespective of culture temperature. At reduced culture temperature, an increased epidermal thickness, a disorganization of the lower epidermal cell layers, a delayed early differentiation, and an enlargement of granular cells were detected. Interestingly, melanogenesis was reduced at lower temperature. The ceramide subclass profile, chain length distribution, and level of unsaturated ceramides were similar in FTMs generated at 37°C and 35°C but changed when generated at 33°C, reducing the resemblance to NHS. Herein, we report that culture temperature affects epidermal morphogenesis substantially and to a lesser extent the lipid barrier formation, highlighting the importance of optimized external parameters during reconstruction of skin.