基质构建工程材料论文

1简述骨髓间充质干细胞（BMSCs）

　　1.1BMSCs概念及其特点

　　间充质干细胞(MSCs)是一类来源于中胚层的具有自我更新及多向分化潜能的干细胞，广泛分布于骨髓、脐血、外周血、胎盘、胎肝、胎肾、胎肺、软骨膜、骨膜、脂肪及肌肉等组织中。BMSCs具有长的突触，最易获取，因此是目前用于MSCs研究的主要来源。MSCs在特定的条件下可以诱导分化为跨系，甚至跨胚层的组织细胞，成为现代组织工程学中理想的种子细胞;同时，MSCs易于导入外源目的基因，易于外源基因的转染和表达，因此也成为基因治疗的首选细胞。

　　1.2BMSCs的体外分离和培养

　　目前分离纯化BMSCs的方法主要有4种：

　　(1)贴壁筛选法;

　　(2)密度梯度离心法;

　　(3)免疫磁珠分离法，但后2种分离法价格昂贵、操作复杂，其应用受到了限制;

　　(4)流式细胞仪分选法。

　　二维培养技术已普遍采用，尽管逐步得到改善，但仍存在难以克服的缺点：

　　(1)贴壁的表面积有限，细胞产量低;

　　(2)无菌操作过程繁琐，容易污染;

　　(3)代谢产物逐渐堆积，排除不及时易引起细胞生长不良甚至退化;

　　(4)细胞离开了体内同细胞外基质共同构成的三维立体结构，生物学行为受到影响，容易变异。因此，有人提出三维培养的设想。1998年，Qiu等对鼠骨髓基质进行三维培养。Glowacki等用胶原海绵作为载体进行三维灌注培养，减少了代谢产物的聚集，结果发现细胞外基质含量提高，所培养的细胞活性和功能均加强。大载体生物反应器已成功用于某些植物和动物细胞的大规模离体培养，能否将其用于BMSCs的扩增培养，并形成产业化，从而满足细胞工程和基因工程对种子细胞量的需求，还有待于一些问题的顺利解决。

2简述脱细胞基质（ECM）

　　2.1ECM的特点

　　ECM是应用物理或化学方法将异体或异种组织进行脱细胞处理，从而去除组织移植过程中引起排斥反应的相关抗原，以用于修复损伤组织的一种新型生物材料。ECM在生物补片材料领域具有重要的研究价值。ECM在组织学方面，它较好地保留了细胞外基质的主要成分和结构，为其植入体内修复缺损组织提供了物质基础。从猪小肠(SIS)制备的具有显著的组织来源特性，经常作为ECM支架的原型参照物。在冻干状态下，SIS含有90%的胶原，其中最主要的是I型胶原蛋白，并含有少量的III、IV、V和VI型胶原成分。猪膀胱制备的脱细胞膀胱基质(UBM)和SIS含有的胶原类型相同，但III型胶原含量稍多一些，并且UBM含有基底层特殊成分：VII型胶原，该型胶原是UBM区别于其他ECM的显著特点。在免疫学角度，它清除了具有强抗原性的各种细胞，所以组织抗原性明显降低。同时它具有良好的组织相容性这一生物学特点。不同组织来源的ECM显然具有不同的特性。目前ECM的应用方式有以下三种：(1)直接替代;

　　(2)做为组织工程的支架材料;

　　(3)埋植充填。ECM作为支架材料近年来发展迅猛，展示出强大的生命力及临床应用前景。并且已有应用于临床试验的报道。

　　2.2ECM的制备方法

　　含水的组织薄片可以直接用于支架材料;数个含水的组织薄片可以经真空压缩成一个多层的支架材料;含水的组织薄片也可以冷冻;冻干的薄片可以经粉碎制成微粒形式的材料;这种经粉碎的材料可以经胰酶消化制成液态的材料，可以再聚合成凝胶或者可以与合成聚合物聚合成一种混合的支架。但常用的为酶消化法、渗透溶液法和去垢剂清洗法。去垢剂多采用聚氧乙烯辛基苯基醚(Triton-x100)，胰酶多采用乙二胺四乙酸(EDTA)。

3BMSCs与ECM构建组织工程材料

　　3.1BMSCs与ECM构建组织工程材料的可能性

　　组织工程学是近年来新兴起的一门学科，受到了科学界的广泛关注。其核心是利用组织工程学技术与生命科学的成果，将活细胞与生物材料结合，修复、重建、维持、恢复或提高人体组织的功能。理想支架材料应具备以下要求：(1)有良好的组织相容性;(2)生物可降解性;(3)无免疫原性;(4)多孔性和高空隙率，利于细胞的黏附和生长，诱导组织再生;(5)可塑性;(6)有一定机械强度。ECM作为一种天然细胞外基质生物材料，几乎具备以上各种生物特性，ECM是种子细胞及再生相关分子复合良好支架，保留了细胞外基质的生理结构，为种子细胞的种植提供了良好的三维空间结构和生长环境。种子细胞可以进入脱细胞后，与ECM成分相互作用，产生新生组织。植入体内后，干细胞能在体内分化、增值，理论上能丰富组织细胞和组织结构，解决组织修复不足的矛盾，提高远期效果。因此作为种子细胞的BMSCs与ECM构建是较理想的组织工程材料，具有良好的应用前景。