皮肤组织工程相关问题的研究

皮肤组织工程的核心是建立皮肤细胞和生物材料的三维空间复合体,形成具有生命力的皮肤活体组织,对病损组织进行形态、结构和功能的重建修复并达到永久替代。本文就皮肤组织工程中的体外培养皮肤细胞的来源、分离和体外培养的方法进行了综合阐述,对皮肤组织工程中的支架生物材料的研究进行了介绍。     

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。     

表皮细胞、成纤维细胞复合脱细胞真皮基质构建组织工程皮肤

目的:观察体外培养的人皮肤角朊细胞和成纤维细胞的生物学特性,复合脱细胞真皮基质构建组织工程皮肤,为进一步临床应用奠定基础。方法:分别取人皮肤角朊细胞和成纤维细胞体外培养、扩增,测定细胞生长曲线、克隆形成率和染色体倍性;将培养的角朊细胞、成纤维细胞分别接种于脱细胞真皮基质表面,体外构建组织工程皮肤,观察细胞生长增殖情况。结果:在本培养体系下人皮肤角朊细胞和成纤维细胞增殖良好,细胞染色体倍性检测结果均为二倍体细胞。脱细胞真皮基质对角朊细胞、成纤维细胞无明显毒性作用,体外复合培养细胞可生长增殖。结论:此实验方法可以获得生长状态良好的组织工程皮肤种子细胞,复合脱细胞真皮基质可成功构建组织工程皮肤。     

关于组织工程皮肤的临床问答

1 组织工程皮肤的生物学特点？ 组织工程皮肤是用组织工程方法对所取组织进行消化、分离成表皮细胞和成纤维细胞,并对其分别培养和扩增,达到一定细胞数量后重组成的皮肤组织。     

皮肤组织工程相关问题的研究

皮肤组织工程的核心是建立皮肤细胞和生物材料的三维空间复合体，形成具有生命力的皮肤活体组织，对病损组织进行形态，结构和遥重建修复并达到永久特性。本就皮肤组织工程中的体外培养皮肤细胞的来源，分离和体外培养的方法进行了综合阐述，对皮肤组织工程中的支架生物材料的研究进行了介绍。     

表皮细胞、成纤维细胞复合脱细胞真皮基质构建组织工程皮肤

目的；观察体外培养的人皮肤角朊细胞和成纤维细胞的生物学特性，复合脱细胞真皮基质构建组织工程皮肤，为进一步临床应用奠定基础。方法：分别取人皮肤角朊细胞和成纤维细胞体外培养、扩增，测定细胞生长曲线、克隆形成率和染色体倍性；将培养的角朊细胞、成纤维细胞分别接种于脱细胞真皮基质表面，体外构建组织工程皮肤，观察细胞生长增殖情况。结果：在本培养体系下人皮肤角朊细胞和成纤维细胞增殖良好，细胞染色体倍性检测结果均为二倍体细胞。脱细胞真皮基质对角朊细胞、成纤维细胞无明显毒性作用，体外复合培养细胞可生长增殖。结论：此实验方法可以获得生长状态良好的组织工程皮肤种子细胞，复合脱细胞真皮基质可成功构建组织工程皮肤     

干细胞在皮肤组织工程中的应用

目前还没有一种理想的组织工程皮肤能满足临床严重皮肤缺损患者的需求,其重要原因之一是无合适的种子细胞来源.干细胞在皮肤组织工程巾的应用已取得了很大进展,但仍存在一些问题需要解决.基于此,文章重点介绍了胚胎下细胞、表皮下细胞和问充质干细胞等有代表性的干细胞的分离、培养以及在皮肤组织工程中的应用现状,并提出了存在的问题和下一步的研究方向,以期研制出更理想的组织工程皮肤替代物.     

人表皮干细胞体外分选和培养对构建组织工程皮肤种子细胞的可能性

目的:探讨人表皮干细胞在体外分选和培养的可能性,为构建组织工程皮肤寻找理想的种子细胞。方法:实验于2002-01/12在中山大学基础医学院动物中心完成。根据表皮干细胞与Ⅳ型胶原蛋白的高黏附的特性,运用黏附实验将干细胞从培养在鼠Ⅳ型胶原包被的培养瓶的表皮细胞中分选出来,并从形态学、超微结构及免疫组化等方面进行了鉴定。结果:分选出来培养的细胞符合表皮干细胞的特征,说明分选培养的细胞是表皮干细胞。结论:预先在体外对表皮干细胞进行分选和培养是可行的,该细胞群有望成为构建组织工程皮肤的种子细胞,为下一步应用表皮干细胞构建组织工程皮肤奠定了牢固的基础。     

人表皮干细胞体外分选和培养对构建组织工程皮肤种子细胞的可能性

目的：探讨人表皮干细胞在体外分选和培养的叮能性，为构建组织工程皮肤寻找理想的种子细胞。方法：实验于2002-01／12在中山大学基础医学院动物中心完成。根据表皮干细胞与Ⅳ型胶原蛋白的高黏附的特性，运用黏附实验将干细胞从培养在鼠Ⅳ型胶原包被的培养瓶的表皮细胞中分选出来，并从形态学、超微结构及免疫组化等方面进行了鉴定。结果：分选出来培养的细胞符合表皮千细胞的特征，说明分选培养的细胞是表皮干细胞。结论：预先在体外对表皮干细胞进行分选和培养是可行的，该细胞群有望成为构建组织工程皮肤的种子细胞，为下一步应用表皮干细胞构建组织工程皮肤奠定了牢固的基础。     

组织工程皮肤的构建及组织形态学观察

背景:应用于临床的组织工程皮肤具有血管化速度慢、力学强度差以及无法永久性保留等局限,因此,需要对相关技术环节进行改进以制备一种合适的永久性皮肤替代物。目的:建立一种构建有活性的双层组织工程皮肤的方法,并对其组织形态学进行观察。方法:以Ⅳ型胶原和成纤维细胞联合修饰的同种脱细胞真皮基质为支架,与表皮干细胞复合后依次经浸没式培养和气液分离界面培养构建组织工程皮肤,利用光镜和扫描电镜对其组织学特点进行观察和分析。结果与结论:以表皮干细胞和同种脱细胞真皮基质制备的组织工程皮肤具有表、真皮双层结构,其中表皮由多层不同分化程度的表皮细胞组成,真皮为天然三维孔隙结构,胶原纤维完整,且表皮层与真皮层紧密连接,形成整体结构,可满足全层皮肤替代物的基本组织学要求。     

CRTER杂志“组织工程”栏目本月组稿重点

1组织工程皮肤研究重点组稿 异体表皮细胞研究 真皮替代物的研究 含活性细胞的组织工程皮肤研究 组织工程皮肤与皮肤溃疡愈合研究     

组织工程皮肤的构建及组织形态学观察

背景：应用于临床的组织工程皮肤具有血管化速度慢、力学强度差以及无法永久性保留等局限,因此,需要对相关技术环节进行改进以制备一种合适的永久性皮肤替代物。目的：建立一种构建有活性的双层组织工程皮肤的方法,并对其组织形态学进行观察。方法：以Ⅳ型胶原和成纤维细胞联合修饰的同种脱细胞真皮基质为支架,与表皮干细胞复合后依次经浸没式培养和气液分离界面培养构建组织工程皮肤,利用光镜和扫描电镜对其组织学特点进行观察和分析。结果与结论：以表皮干细胞和同种脱细胞真皮基质制备的组织工程皮肤具有表、真皮双层结构,其中表皮由多层不同分化程度的表皮细胞组成,真皮为天然三维孔隙结构,胶原纤维完整,且表皮层与真皮层紧密连接,形成整体结构,可满足全层皮肤替代物的基本组织学要求。     

组织工程复合皮肤修复大鼠皮肤缺损

目的实验室培养大鼠组织工程皮肤,探讨临床可行性。方法以新生SD大鼠皮肤为原材料培养组织工程复合皮肤并将其移植到成年Wistar大鼠,通过大体观察、组织学检测对自体、异体及组织工程复合皮肤移植进行比较,研究了组织工程复合皮肤在修复皮肤缺损中的可行性。结果异体皮肤移植组有明显的免疫排斥,组织工程皮肤组未见有明显排斥,且与自体皮肤结合良好。结论组织工程复合皮肤与实验大鼠结合良好,可用于修复大鼠皮肤缺损。     

表皮干细胞与毛囊干细胞生物学特性的比较

背景:获取更合适的组织工程皮肤种子细胞可使皮肤功能得到更好的修复。目的:分离、培养表皮干细胞和毛囊干细胞,并比较两种细胞的生物学特性。方法:体外分离培养2月龄新西兰兔表皮干细胞和毛囊干细胞,取生长良好的第2,3,6代细胞观察其生物学特性。结果与结论:毛囊干细胞较表皮干细胞贴壁快,具有更高的增殖活性。免疫组化及荧光定量PCR检测显示毛囊干细胞β1整合素、角蛋白19蛋白及mRNA表达均明显高于表皮干细胞。提示作为皮肤组织工程的种子细胞,毛囊干细胞较表皮干细胞更具优势。     

含有生肌液的组织工程皮肤修复免皮肤缺损

背景:在皮肤开放创面上进行缺损修复与重建是组织修复领域的研究焦点.构建含有中药的组织工程皮肤修复刨面缺损的研究并不多见.目的:将含有生肌液的皮肤支架与自体皮肤细胞复合,构建含药组织工程皮肤,修复兔皮肤缺损.设计:自体对照动物实验.单位:实验于2005-02/08在天津市天律医院骨科研究所细胞工程室完成.材料:同窝大耳白兔8只,体质量1.6-1.8kg.自行提取生肌液(1 500g/L),成分为当归、生地、龟板、象皮、血余、生石膏、炉甘石;明胶-壳聚糖支架材为料天津大学提供,分别修剪成1.3cm直径的圆片,60Co照射火菌;DR无细胞真皮基质由江苏省启动市医疗用品研究所提供.方法:分离培养兔皮肤细胞,获取第3代角质形成细胞与成纤维细胞.延兔脊柱两侧制作直径1.5 cm的圆形伞层皮肤缺损创面4个.分为4组,阴性对照组(明胶-壳聚糖支架贴附于创面后滴加生理盐水),人工真皮组(DR无细胞真皮基质贴附于创面后接种细胞悬液),非含药组织工程皮肤组(明胶-壳聚糖支架贴附于创面后接种细胞悬液),含药组织工程皮肤组(生肌液-明胶-壳聚糖支架贴附于创面后接种细胞悬液).主要观察指标:①术后13 d测量剩余创面面积.②术后7 d、10d取材行组织学与免疫组织化学染色检测.结果:①术后13 d各组创面面积均有不同程度的缩小,剩余面积阴性对照组＞人工真皮组＞非含药组织工程皮肤组＞含药组织工程皮肤组,非含药组织工程皮肤组、含药组织工程皮肤组与阴性对照组比较差异有显著性意义(P＜0.05).②术后10 d,阴性对照组、人工真皮组、非含药组织工程皮肤组均有炎性肉芽组织增生,无表皮组织形成;含药组织工程皮肤组形成接近正常的上皮组织及幼稚的真皮组织.非含药组织工程皮肤组与人工真皮组BrdU标记弱阳性,含药组织工程皮肤组BrdU标记强阳性.结论:实验采用的方法使种子细胞在含有生肌液的明胶-壳聚糖支架上增殖,在体修复皮肤损伤,能够有效扩展皮肤缺损处的覆盖面积,缩短皮肤缺损的愈合时间.     

猪复方壳多糖组织工程皮肤替代物的构建

目的:采用组织工程方法,在鼠尾胶原中加入壳多糖及培养的贵州小型香猪成纤维细胞与角质形成细胞,进行猪复合壳多糖组织工程皮肤替代物的构建。方法:实验于2001-09/2002-12在解放军第三军医大学大坪医院完成。①实验所需皮肤标本取自3月龄雌性贵州小型香猪4只,取新鲜全层皮肤于D-Hanks平衡盐液浸泡,将标本剪成0.3cm×2.0cm皮条,4℃消化14～16h后备用。②消化后的标本分离表皮和真皮,分别用于角质形成细胞和成纤维细胞的分离培养。以传代培养的猪角质形成细胞和成纤维细胞作为种子细胞,以加入壳多糖、糖胺聚糖等天然细胞外基质的鼠尾胶原作为真皮基质,于钢丝网上进行气液界面培养,苏木精-伊红染色观察培养物的结构。结果:①角质形成细胞的培养情况:接种的猪角质形成细胞于培养第2天可见细胞贴壁生长,形成细胞集落,15d左右融合成片,呈“铺路石样”。②真皮成纤维细胞的培养情况:消化法接种的猪成纤维细胞培养两三天后即见细胞贴壁生长,10d左右基本融合,呈旋涡状生长。③猪真皮基质浸没培养的变化情况:刚制备的真皮基质呈红色,倒置显微镜下凝胶各层面均可见尚未恢复形态的成纤维细胞。3d后随着凝胶的收缩,人工真皮逐渐与培养板壁和底分离,透光度下降,不易见到凝胶中的细胞。真皮基质的收缩发生于第3天,第6～12天真皮基质的直径最大收缩到45%左右,以后逐渐减慢。④猪的复合皮肤替代物的培养情况:培养第3天在真皮基质上加入传代后的猪角质形成细胞,其上可见薄的角质形成细胞层。浸没培养6d后角质形成细胞层色素逐渐加深。气液界面培养14d后的人工皮肤有一定的弹性、韧性以及抗拉力和抗挤压力。⑤复方壳多糖组织工程皮肤的光镜观察结果:镜下表皮可明显区分基底层、棘层和角化不全的角质层,共有7～12层细胞。真、表皮连接有起伏,真皮中可见较多的成纤维细胞,真皮支架结构紧密。结论:成功构建具有真、表皮结构的双层猪组织工程皮肤替代物,与正常猪皮肤的形态结构相似,真皮结构致密,表皮分化良好,为组织工程皮肤的临床应用奠定实验基础。     

人工皮肤替代物的材料种类及其特征

目的:评价组织工程人工皮肤替代物各种生物材料的性能和应用,寻找适合人体的替代物.方法:以"组织工程,人工皮肤,支架材料"为中文关键词,"tissue engineering,Artificial skin,intravascular stent"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人工皮肤修复相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章.以26篇文献为主重点进行了讨论组织工程人工皮肤替代物及其性能.结果:组织工程人工皮肤是应用组织工程技术将体外培养的上皮细胞和成纤维细胞扩增后,接种于具有良好生物相容性的材料上,经体外培养,形成含有与正常皮肤相似的表皮和真皮结构的皮肤替代物.然后将其移植于皮肤创面处,以实现创伤的修复和重建.将两种或两种以上的材料复合在一起,或对生物材料表面进行各种各样的修饰,促进细胞与材料之间的黏附、提高细胞的生物活性、维持生物功能成为目前组织工程生物材料研究的热点.结论:目前还没有一种人工材料能完全符合组织工程的要求.进一步提高支架材料的微观渗透性和生物活性,促进毛细血管的长入;制备结构仿生支架材料及高活性复合支架材料是今后的研究方向.     

表皮干细胞联合脱细胞真皮构建人工皮肤促进创面愈合的实验研究

目的探讨表皮干细胞联合脱细胞真皮构建人工皮肤促进创面愈合的可行性。方法（1）用胰蛋白酶和EDTA联合消化法分离表皮,用Ⅳ型胶原快速黏附法分离、纯化人表皮干细胞,以含表皮生长因子、角质细胞无血清培养液等组成人表皮干细胞培养基进行体外培养,测定克隆形成率。（2）将培养人表皮干细胞接种于制备的脱细胞真皮支架中,构建组织工程人工皮肤,移植治疗兔全层皮肤缺损创面,观察创面修复效果。（3）取新西兰白兔常规制作背部全层皮肤缺损创面,随机分为4组：A、B、C组分别用含表皮干细胞的组织工程皮肤、含角质细胞的组织工程皮肤和单纯脱细胞真皮移植于皮肤缺损创面;D组用创面空置为对照。观察创面修复情况、局部炎症反应,并记录创面愈合时间。结果体外培养的人表皮干细胞增殖稳定,克隆形成率明显高于角质细胞对照组（P〈0．05）。移植后A组创面愈合良好,局部炎症反应轻微,无出血、积脓、坏死,创面愈合时间较B、C、D组明显缩短（P〈0．05或P〈0．01）。结论以表皮干细胞作为种子细胞联合脱细胞真皮构建人工皮肤可用于皮肤缺损创面的修复治疗。     

含有生肌液的组织工程皮肤修复兔皮肤缺损

背景：在皮肤开放创面上进行缺损修复与重建是组织修复领域的研究焦点。构建含有中药的组织工程皮肤修复创面缺损的研究并不多见。目的：将含有生肌液的皮肤支架与自体皮肤细胞复合，构建含药组织工程皮肤，修复兔皮肤缺损。设计：自体对照动物实验。单位：实验于2005—02／08在天津市天津医院骨科研究所细胞工程室完成。材料：同窝大耳白兔8只，体质量1．6～1．8kg。自行提取生肌液（1500g／L），成分为当归、生地、龟板、象皮、血余、生石膏、炉甘在；明胶-壳聚糖支架材为料天津大学提供，分别修剪成1-3cm直径的圆片，60Co照射灭菌；DR无细胞真皮基质由江苏省启动市医疗用品研究所提供。方法：分离培养兔皮肤细胞，获取第3代角质形成细胞与成纤维细胞。延兔脊柱两侧制作直径1．5cm的圆形全层皮肤缺损创面4个。分为4组，阴性对照组（明胶-壳聚糖支架贴附于创面后滴加生理盐水），人工真皮组（DR无细胞真皮基质贴附于创面后接种细胞悬液），非含药组织工程皮肤组（明胶壳聚糖支架贴附于创面后接种细胞悬液），含药组织工程皮肤组（生肌液明胶-壳聚糖支架贴附于创面后接种细胞悬液）。主要观察指标：①术后13d测量剩余创面面积。②术后7d、10d取材行组织学与免疫组织化学染色检测。结果：①术后13d各组创面面积均有不同程度的缩小，剩余面积阴性对照组〉人工真皮组〉非含药组织工程皮肤组〉含药组织工程皮肤组，非含药组织工程皮肤组、含药组织工程皮肤组与阴性对照组比较差异有显著性意义（P〈0.05）。②术后10d，阴性对照组、人工真皮组、非含药组织工程皮肤组均有炎性肉芽组织增生，无表皮组织形成；含药组织工程皮肤组形成接近正常的上皮组织及幼稚的真皮组织。非含药组织工程皮肤组与人工真皮组BrdU标记弱阳性，含药组织工程皮肤组BrdU标记强阳性。结论：实验采用的方法使种子细胞在含有生肌液的明胶壳聚糖支架上增殖，在体修复皮肤损伤，能够有效扩展皮肤缺损处的覆盖面积，缩短皮肤缺损的愈合时间。     

组织工程复合皮肤修复大鼠皮肤缺损

目的：实验室培养大鼠组织工程皮肤，探讨临床可行性。方法：以新生SD大鼠皮肤为原材料培养组织工程复合皮肤并将其移植到成年Wistar大鼠，通过大体观察、组织学检测对自体、异体及组织工程复合皮肤移植进行比较，研究了组织工程复合皮肤在修复皮肤缺损中的可行性。结果：异体皮肤移植组有明显的免疫排斥，组织工程皮肤组未见有明显排斥，且与自体皮肤结合良好。结论：组织工程复合皮肤与实验大鼠结合良好，可用于修复大鼠皮肤缺损。