组织工程学对真皮替代物生物学要求:组织工程是利用基本的生物学原理,通过离体细胞培养和组织构建为组织缺损修复提供组织代用品。目前,已经有很多合成的人工材料和天然的生物材料用作体外细胞三维生长的支架。例如,由C-GAG混合物、6-硫酸软骨素、纤维蛋白、甲壳胺(素)和透明质酸等材料制成的凝胶或胶原海绵(或网织物),含聚乙醇酸或聚乳酸的合成基质和ADM等。目前无论人工合成的还是天然的生物支架材料,均不具备体内ECM的功能和作用。天然ECM材料含有细胞识别信号,有利于细胞粘附,但这样材料来自动物或人体组织,有一定的免疫原性,并受到分离提取过程中不同批号之间质量难以控制的影响,其机械性能较差,难以加工塑形。人工合成ECM材料,其结构设计、机械性能、物理性状和降解时间都可人为调整,且可大批量重复制造,易于控制其质量,其不足之处为亲和力不佳、材料表面易残留对细胞有毒性作用的有机溶剂等。如何通过物理或化学的方法实现两种材料的优化组合是获取理想组织工程ECM材料的关键所在。
活性DS通常是由功能和结构相关的细胞和ECM组成,ECM是细胞附着和发挥功能作用的根基。在组织工程中,ECM为(种子)细胞提供组织工程的支架,它将细胞集合在一起,决定组织的结构、调节细胞的表型、维持细胞的功能。充当皮肤组织工程的DS材料应该具备与活体接近的三维空间构型,以形成种子细胞或宿主细胞正常生长和代谢的微环境。与其他组织工程材料一样,理想的真皮替代物应具备:①良好的组织相容性和生物学活性。有利于细胞的粘附、增殖和分化(或表型表达);②生物可降解性或可塑性,为新生的组织形成和重塑提供条件;③合理的物理特性、包括有空性、韧性和三维立体性,为组织细胞的生长、基质再生和血运建立提供足够的空间;④无毒性,无论材料本身还是其降解产物都不应该对组织细胞产生毒副作用;⑤很低或无抗原性,以避免宿主免疫排斥反应;⑥来源充足,易于制造和加工成形。