软骨组 织支架
形状改良和表 面修饰的支架
可注射支架
仿生支架
具有类细胞外基质结构和功能的纳米纤维结 构支架。成分、结构与软骨细胞外基质越接 近，越易维持软骨细胞的生长与稳定。
支架材料的研究进展
迄今为止，尚未找到一种完全理想的软骨 支架，因此，一方面需要进一步努力探寻具有 良好的生物相容性、生物可降解性、无免疫原 性、良好的可塑性的软骨支架材料；另一方面 可对现有的软骨支架材料进行表面修饰改性， 促进其吸附软骨细胞，分泌蛋白多糖和胶原基 质等，为软骨细胞生长提供一个良好的微环境。
血管组织 支架材料
人工合成高分 子生物材料 强度、降解速度、微结 构和渗透性均可在生产 过程中进行控制
在高分子材 料中引入天 然材料的生 物学功能 , 制 备组织工程 仿生材料 , 是 组织工程新 一代支架材 料研究的重 要内容。
支架材料的研究进展
常用材料
PGA
PLA
具有良好生物相容性、生物可降解性、降解 可调性，而且可以诱导某些基因的上调转录
支架材料的研究进展
血管组织 工程支架
支架材料的研究进展
组织工程血管应具备条件：
具有或模拟体内 血管壁内、中、 外三层结构 生物相容性，无 血栓，无免疫排 斥反应
具生物学特性， 对药物刺激有舒 缩反应
具血管力学特性， 粘弹性，承受一定 压力
支架材料的研究进展
天然材料
包含有生物信息(如特殊的氨 基酸序列)，可促进细胞吸附 或使细胞保留分化功能
支架材料的研究进展
近年来，模仿天然骨的成分及结构特征，运用 仿生学原理和纳米自组装技术制备有机/无机纳米复 合材料，并将多肽、生长因子、基因等特定分子识 别信号固定在材料表面，对其进行分子设计和生化 处理，研制成新一代有特定结构和功能的仿生“智 能”骨组织工程支架材料是当今骨组织工程学研究 的前沿课题。 虽然骨组织工程支架产品离理想的要求、临床 普及应用、工业的大规模生产还很遥远，但随着骨 组织工程及其相关领域研究的深入和进步，骨组织 工程支架的研究将会具有突破性的进展。
组织工程学
医疗应用
骨骼 角膜 内脏器官 皮肤
组织工程学
细胞
一切生物组织最基本的结构 单位。 用于支撑细胞成长为一个完 整的组织的框架材料。
三 要 素
支架
生长 信息
用于引导和协调组织内细胞 活动的各种方法 。
支架材料的研究进展
细胞支架：
为细胞增殖营造环境，随着细胞的增殖而 逐渐降解、消失，将空间让位于细胞，使所形 成的组织和器官具有与细胞支架相似的几何形 状。
支架材料的研究进展
软骨组织 工程支架
支架材料的研究进展
1977 年，Green成功分离培养软骨细胞,并 尝试与脱钙骨支架材料联合培养，成为软骨组织 工程发展的开端。
支架材料的研究进展
天然高分子 支架材料
藻酸盐、纤维素、壳聚糖、胶原、硫酸 软骨素、明胶、纤维蛋白以、透明质酸
软骨组织 支架材料
人工合成材料
复合材料用于骨组织工程支架材料方面显出巨大潜力
支架材料的研究进展
溶液浇注/粒子沥滤法 热致相分离/冻干法
孔径可控
良好的内部连接，开放式孔结构
骨组织支架 制备方法
发泡法
无有机溶剂残留 是冻干法的改进，可减少时耗、 能耗，减少有机溶剂残留
冷冻萃取和冷冻胶凝法 三维打印法
应用计算机软件技术
熔融沉积模型法
软骨组织
血管组织 其他器官组织
支架材料的研究进展
骨组织工程 支架
支架材料的研究进展
胶原、珊瑚、藻酸盐、几丁质、 氨基葡萄糖、脱钙骨基质、骨基 质明胶…… 生物活性玻璃陶瓷、 羟基磷灰石、磷酸 三钙等 L-聚乳酸、聚 乙醇酸、聚原 酸酯等
天然生物材料
骨组织 工程支 架材料
人工合成材料
无机材料
有机高分子材料
聚乙二醇、聚乙烯、多肽、聚乳酸、聚 羟基乙酸、聚乳酸
复合材料
明胶-硫酸软骨素-透明质酸钠、壳聚糖明胶、羟基磷灰石-胶原-透明质酸
支架材料的研究进展
复合支架
利用材料间的不同特性复合成具有优于单 一支架材料的新型支架材料，在亲水性、 细胞亲和力、韧性、强度方面均有所提高。 解决材料容易降解、不易成型、亲水性差、 细胞吸附率低等问题该方法对材料工程学 的要求更高,需要多学科合作共同完成。 室温下呈液态，在一定条件作用下,发生相 转变,形成凝胶支架。但植入后降解过程不 够稳定、机械强度不够理想。
支架材料的研究进展
其它组织 工程支架
支架材料的研究进展
神经
肝脏
心脏
organs
皮肤 耳朵
重点突破
材料的选择与加工
仿生特性
所面临的挑战
支持原位组织工程
临床治疗为导向
通透性与力学强度
适合个性化治疗
展望
组织工程最终的目标是内部器官，包括心脏、肝脏 等能够完全再生，而且这些再生器官具有较复杂的生理 和生物化学功能。对此，研究人员必须解决材料学、生 物学、工程领域等的多方面问题。 目前，组织工程支架材料的研究仍然是组织工程瓶 颈之一，其发展趋势是生物活性化和智能化，以及通过 分子设计，制备合乎人体细胞外基质需要的、能对生理 环境变化产生响应的、可在分子水平上激活基因诱导细 胞组织分化从而实现器官修复和组织重建的新一代生物 降解性组织工程支架材料。
支架材料的研究进展
生物相容性、亲和性
生物可降解性
力学性能
基本性能
可加工性
可消毒性
抗凝血性
支架材料的研究进展
以此得到具有一 定韧性，孔径尺寸适 度，利于细胞附着并 向孔内生长，保证营 养供给与废物排泄的 细胞支架材料。
去有机溶剂
表面修饰
多孔支架
支架材料的研究进展
支架材料的研究进展
骨组织
组织工程 支架材料
支架材料的研究进展
支架材料的研究进展
组织工程血管近年来发展迅速，但它依然面 临许多严峻的问题，例如，植入机体后有没有炎 症反应，找到合适的支架材料机械强度、降解速 率和组织形成速率三者之间的最佳平衡点，如何 开发具有良好生物活性和对人体又无损害的生物 材料等，而所选取的支架材料在很大程度上决定 了组织工程化血管性能。 到目前为止，还没有发现一种很理想的血管 支架材料。虽然现在天然生物材料成为研究的热 点, 但是物理机械性能并不能很好地符合支架要 求，这就迫切需要新材料的出现, 来更好的满足 组织化血管支架的要求，达到修复和重建的目的。
组织工程支架研究进展
何 鹏 2010-11-21
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组织工程学
支架材料的研究进展
重点突破 展望
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组织工程学
美国国家科学 基金会1987年 正式提出和确 定 一门正在兴起 的新兴学科
在培养基中的人造膀胱组织结构
组织工程学
临床医学 组织胚胎学
遗传学
材料学
组织工程学
华裔科学家领头尝试用人造子宫孕育生命