一）.种子细胞
种子细胞是组织工程研究的基础，也是制约组 织工程发展的瓶颈。 主要原因：
许多组织细胞（如软骨细胞、内皮细胞）的供体来源 和扩增能力均非常有限，无法通过取少量组织体外扩增细 胞来构建大块组织，很难实现“小损伤修复大缺损”的组 织工程基本设想。
干细胞来源广，增殖力强，又能定向诱导分化为多种 目的细胞并形成相应组织，因此，应用干细胞能够实现 “小损伤修复大缺损”的基本设想，这为解决组织工程种 子细胞问题提供了良好机遇。
皮下组织
组织工程皮肤
• 组织工程皮肤:由活性细胞接种在支架材料上形成的
组织工程化皮肤，有真皮层或同时具有真皮层和表皮层， 因此是一种活性生物敷料。
• 工程化皮肤结构需要复制的关键特性有：
①一种具有恰当帮助真皮修复和支持表皮生长能力的真 皮或者间质成分；
• 生长因子直接复合到支架上或者在支架构建之后再与其符 合；
• 在支架上同时移植能分泌生长因子的细胞。
3.组织工程研究方法
1）研究的核心内容：合适的种子细胞来源、可供细胞粘
附生长的生物支架(或细胞外基质)、用于促进组织再生长 因子和组织的相容性等问题。
2）利用组织工程方法生成活体替代组织或器官常可 使用
5.组织工程化皮肤及骨的应用及展望
目前组织工程技术可应用于复制各种组织，如肌肉、骨 骼、软骨、腱、韧带、人工血管和皮肤；生物人工器 官的开发，如人工胰脏、肝脏、肾脏等；人工血液的 开发；神经假体和药物传输等方面。
一）组织工程化皮肤 • 皮肤损伤主要是热损伤，仅在美国每年大约就有250
万人烧伤，其他原因包括慢性溃疡、创伤、皮肤肿瘤 切除或其他皮肤疾病。 • 传统的修复方法有：自体植皮、同种异体植皮、异种 植皮和人工合成代用品的应用。但存在供区不足、免 疫排斥及传播疾病等缺点。 • 目前，一种生长因子和几种皮肤替代物已经投放市场， 作为治疗难愈性溃疡的二线选择。
• 科学意义：不仅在于为解除病人痛苦提供了一种 新的治疗方法，更重要的是提出了复制“组织”、 “器官”的新思想，它标志着“生物科技人体时 代”的到来，是“再生医学的新时代”，是“一 场深远的医学革命。
2.组织工程的三要素
• 核心：构件由细胞和生物材料构成的三维复合体。 • 三要素：
种子细胞 生长因子 支架材料
3）支架材料 材料：钙磷材料、多聚物（合成的和自然的） 要求：微孔结构、化学组成、可降解、力学性能 作用： • 在结构上加强缺损部位的强度； • 阻碍周围组织长入； • 作为体外接种的细胞在体内扩增和增殖的支架； • 利用与细胞整合素以及受体的相互作用，作为一
种可溶的细胞功能调节因子； • 作为细胞、生长因子和基因的生物载体。
二.）支架
1）定义 能与组织活体细胞结合并能植入生物体的三维结
构体 2）支架材料最基本的特征 与活体细胞直接结合：羟基磷灰石（HAP）、聚乳
酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）网、尼龙网 与生物系统结合：植入生物体的组织工程化软骨、
骨、肌腱、牙、肺、肝、肾等组织与机体的结合 具备细胞相容性和组织相容性（统称生物相容性）
各种各样的可生物降解材料已用作组织支架， 包括陶瓷和多聚物。 陶瓷主要用于骨组织工程，再次运用了羟基磷 灰石多孔配方以承载来源于骨膜或骨髓的骨祖细胞。 多聚物支架的典型形式：纤维网、多孔海绵或泡 沫、或是水合凝胶。在纤维网和泡沫中更常使用的 多聚物包括线形聚酯，例如，聚乙酸（PGA）、 聚乳酸（PLA）和聚已内酯（PCL）；聚乙二醇 （PEG）以及天然聚合物如胶原和透明质酸。
组织工程的三要素
支架
假体
种子细胞
生长因子
• 种子细胞——干细胞
• 支架：细胞立脚点的支撑体。人工细胞外基质称 为细胞增殖和分化的“立脚点”，例如，立体海 绵状骨胶原。
• 生长因子：让细胞增殖和分化的因子。要确保必 须的细胞立脚点，必须让细胞的数量大幅增加。 控制细胞分裂的是一种被称为“细胞增殖因子” 的蛋白质。源自三）.生长因子1）定义
在细胞间传递信息并对细胞生长具有调节功能的一些 多肽类物质，它可以促进或者抑制细胞的增殖、分化、迁 移和基因的表达。
2）分类
按受体的结构分类，成纤细胞生长因子（FGF）、表 皮细胞生长因子（EGF）和肝细胞生长因子（HGF）等
3）将生长因子用于组织工程技术中时，有两种不 同的方式：
1. 组织工程的概念
一）.提出
1984年华人学者冯元桢首次提出 组织工程的概念
Robert Langer教授和麻省理工大学 医学院的临床医生Joseph P Vcanti
正式提出组织工程的概念
1987年，美国国家科学院基金会在 加利福尼亚的Lake Tahoe举行的专 家讨论会上明确了组织工程的定义
二）.组织工程学定义：
运用工程科学和生命科学的原理及方 法，从根本上认识正常和病理的哺乳动 物组织和结构功能的关系，并研究生物 学的替代物，以恢复、维持和改进组织 的生物替代物的一门科学。
三）. 组织工程基本原理
• 应用工程学、生命科学和材料学的原理与方法， 将在体外培养、扩增的功能相关的活细胞种植于 多孔支架上，细胞在支架上增殖、分化，构建生 物替代物，然后将之移植到组织病损部位，达到 修复、维持或改善损伤组织的功能。
皮肤的解剖生理学
• 皮肤依构造可分为表皮、 真皮及皮下组织,如图所 示。
• 表皮最主要的成分是角化 细胞，它们由细胞桥粒形 成互相结合的重叠结构， 使得细胞与细胞互相粘连。
• 真皮的主要细胞是成纤维 细胞，产生和维持大部分 细胞外基质。
角质层 透明层
颗粒层 表皮
棘层 基底层
（生发层）
乳头层 网织层 真皮
策略3
细胞分离
生物过程
微结构
策略1
体外培养扩增 种植到多孔支架 植入缺损部位
生物活性肽 多孔支架 策略2
培养6天
培养10天
PLA支架（灰色）+间充质干细胞（绿色）激光共聚焦显微镜照片
4.组织工程相关生物材料
组织工程相关的生物材料主要有两种： 天然的材料：胶原 合成聚合物：开始于20世纪80年代中期 优点： 1）生物相容性 2）可复制性 3）可生物降解 4）通过与多聚物结构一体化来连续地输送营养和激素