组织工程师生物、化学、材料工程、临床等领域的科学家共同用细胞和生物材料,综合应用细胞生物学、生命科学和工程学的原理、理论、技术和方法,制造人体功能性组织,用来替代组织器官,进行组织缺损修复的一门多学科交叉的的新兴边缘学科。组织工程的诞生是继细胞生物学和分子生物学,在生命科学发展发展史上的又一新的里程碑。它标志着医学奖走出组织移植、器官移植、挖肉补创的范畴,步入制造组织和器官的新时代。其意义不仅在于挽救生命,减少伤残,延长生命活动,还标志着生物科技人体时代的到来,是一场意义深远的医学革命,宣称进入再生医学的新时代。
组织工程化皮肤的研究包括细胞外基质替代物、种子细胞、生长因子,组织工程化皮肤替代物的研究。
1、细胞外基质替代物
细胞必须依赖于细胞外基质的存在才能发挥其功能,基质材料的选择决定着细胞的生物学行为,生长效率及创面修复的效果。理想的基质材料应具备以下特点:组织相容性好,无排斥反应;生物可降解性、降解可调性和降解无毒性;易于消毒保存;无热源反应,无致癌,不致畸;对细胞和周围组织无刺激性,不干扰机体免疫机制,不引起免疫排斥反应;植入后不引起溶血、凝血反应,不破坏或改变体液、血液成分;表面化学特征和表面微结构利于细胞的黏附和生长;足够力学性能和良好的生物机械性能;良好的生物稳定性;基质溶出物及可渗出物含量低。避免严重生理反应;材料来源广泛。价格低廉,便于加工、灭菌、消毒。
2、种子细胞
体外培养扩增细胞时组织工程研究中最基础的工作,确定细胞的主要来源是组织工程研究的首要前提。目前用于研究的细胞来源有异种、同种异体和自体细胞三种。异种细胞来源广泛,但容易引起免疫排斥反应,多采用微囊包裹异种细胞和免疫 隔离技术,动物实验和临床应用表明其安全性和远期效果仍需进一步验证。同种异体细胞采用人胚胎来源的细胞,具有分裂增殖能力强,可在体外连续传代培养,抗原性低等特点,是组织国内钢材研究中应用最广的种子细胞。人胚细胞主要从自然流产、人工流产或引产的胚胎中获得。许多国家视流产为非法,采用胚胎组织及其制品更视为不道德,属于有争议的问题。不仅材料本身来源困难,还有社会伦理道德压力。自体细胞用作构建组织工程化皮肤最为理想,有异种细胞、同种异体细胞不可代替的优点,不必考虑免疫排斥反应问题。但取自体细胞不可避免要增加创伤,同时,细胞培养、纯化、扩增,需要时间。
3、生长因子
生长因子是通过细胞间信号传递影响细胞活动的多肽因子。模仿各种生长因子作用和探索期间的平衡关系是组织工程研究的重点之一,对细胞具有促进或抑制分裂增殖、迁移和基因表达的作用。皮肤的细胞在一个天然的复杂有序的微环境中生长,各种生长因子与激素的共同作用,使细胞进行有序的分裂、生长、分化和新陈代谢,而在组织工程化皮肤的研制中,还不能制造一个模拟人体内微环境的由各种生长因子构成的网络状反馈系统。转基因细胞可以持久和稳定地分泌某种特定的细胞因子,通过自分泌,旁分泌作用,调控细胞的生物学行为,具有外源性细胞因子不可比拟的优势。