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。
皮肤缺损的修复成为至关重要的治疗方法,而目前的自体皮肤移植、同种异体皮肤移植和异种皮肤移植存在着供区不足、免疫排斥和传播疾病等很大的缺陷。因此人们一直在寻找一种理想的皮肤替代物。
再生医学做为一个新兴的边缘学科为烧伤科和整形美容科急需的理想皮肤替代物提供一个很好的解决办法。随着再生医学的发展,组织工程皮肤就应运而生,因此皮肤科成为再生医学最先得到应用的学科,并且发展出成熟的产品。
组织工程皮肤是由细胞或细胞外基质或由两者共同结合组成的皮肤产品, 是应用生命科学和工程学的原理与技术将种子细胞与适当的支架材料相结合构建出的用于修复、维护和改善损伤皮肤组织功能和形态的生物替代物。
组织工程化皮肤研究分为三个环节:种子细胞、支架材料和体外重扩建技术。
种子细胞研究包括表皮角质形成细胞、成纤维细胞和干细胞;支架材料根据材料来源分为胶原重组膜、同种脱细胞真皮支架、异种脱细胞真皮支架、人工多聚材料等;体外重扩建主要分为三个方面包括表皮膜片的构建、人工真皮的构建和复合皮肤的构建。
临床上对组织器官的大量需求,促进了组织工程研究及其产业的快速发展。美国、欧洲、日本、新加坡和韩国,是世界上组织工程研究最为发达的国家和地区。美国在组织工程领域处于世界领先地位,早在1988年就以基金的形式资助了组织工程的系列研究课题。
2001年美国成立了组织工程学会,并逐渐形成全球性的学术组织。据统计,1995年-2002年,组织工程领域累计投入45亿美元,产业的综合规模年扩增率为11%。到2002年底,16个国家从事组织工程产业的公司有89 家、人数达2611人。组织工程生产分为4类:细胞类(如干细胞/治疗性克隆、微囊化细胞治疗);代谢类(如生物人工肝、生物人工肾、生物人工胰腺);结构类(如皮肤、心血管病、骨骼肌);其他类型。近年来细胞类公司发展最为迅速,几乎占组织工程产业公司总数的50%。
在再生医学不断发展的近20年里,整个组织工程产业公司的数量和模式在不断进行调整,优胜劣汰。目前,FDA已批准并公布了11种组织工程皮肤产品: Biobrane (1989年) 、Alloderm (1996年)、TransCyte (1997年)、Apligraf (1998年)、Dermagraft (2001年)、OrCel (2001年)、Promogran ( 2002年)、Integra (2002 年),Oasis Wound Matrix(2006年)、Integra Flowable Wound Matrix(2007年)、PriMatrix (2008年)和一种组织工程软骨Carticel(1997年),还有多种产品处于临床试验之中。
在再生医学的临床应用当中,另外一个比较成熟的学科是口腔。再生医学作为一门旨在修复、替换或再生人体各种组织器官的全新学科,在口腔种植领域的研究和应用日趋深入,从牙种植体周围骨组织的再生到牙周组织的再生,以及各种生物材料的研发和种植体表面处理技术,再生医学将为口腔种植领域提供更为崭新有效的技术方法。