組織工程學(xué)期末復(fù)習(xí)重點(diǎn)

1、組織工程學(xué)第一章1.組織工程學(xué)的定義組織工程學(xué)是應(yīng)用生命科學(xué)和工程學(xué)的原理與方法，在正確認(rèn)識哺乳動物的正常和病理狀態(tài)下組織結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究、開發(fā)用于人體各種組織或器官損傷后的器官修復(fù)和重建的生物替代物，從而恢復(fù)人體器官正常的功能和形態(tài)結(jié)構(gòu)的一門新興科學(xué)2.組織工程學(xué)的研究策略和方法(1)研究策略：3?將患者或捐獻(xiàn)人體上新分離或培養(yǎng)的細(xì)胞及細(xì)胞群體注入受傷組織或可降解支架中，形成組織復(fù)合物后再植入體內(nèi)，進(jìn)行器官重塑?首先將細(xì)胞與支架在體外聯(lián)合培養(yǎng)產(chǎn)生活的器官，構(gòu)建成人體需要的活器官，然后再植入動物或人體內(nèi)，修復(fù)欠缺或代替缺損組織?組織的原位再生。直接將支架植入到損傷部位，依靠體內(nèi)自身

2、細(xì)胞的遷移進(jìn)行重建局部組織，實(shí)現(xiàn)活體內(nèi)器官或組織的自身修復(fù)(2)常用的組織器官修復(fù)方法3?同種異體器官移植?自體組織移植?人工合成組織代用品3.組織工程學(xué)研究的基本問題(1)種子細(xì)胞的研究種子細(xì)胞的類型自體細(xì)胞、同種異體細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞、異體細(xì)胞補(bǔ)：種子細(xì)胞來源及調(diào)控補(bǔ)：生物因子(2)支架的研究支架的重要性細(xì)胞培養(yǎng)的過程就是種子細(xì)胞與支架的融合并獲得生長的過程，其中支架是細(xì)胞停泊和生長的支撐和環(huán)境，獲得好的支架材料是細(xì)胞培養(yǎng)能否成功的關(guān)鍵之一支架的要求：7生物相容性好、無致毒性，無致炎癥反應(yīng)和無致畸致癌的作用體內(nèi)降解速度與組織構(gòu)建同步、產(chǎn)物無害、能完全被吸收或排出體外、不在體內(nèi)殘留有一定的力學(xué)

3、強(qiáng)度可塑性好材料的孔徑和孔隙率適度，微孔分布與走向符合器官力學(xué)特點(diǎn)、生長規(guī)律并配布均衡材料具有適宜及誘導(dǎo)組織再生能力細(xì)胞與支架無嚴(yán)重的相互作用6.常用術(shù)語：細(xì)胞類術(shù)語細(xì)胞周期、分化、染色體、成體干細(xì)胞，細(xì)胞周期依賴性蛋白激酶，腦源性神經(jīng)生長因子，骨形態(tài)形成蛋白，細(xì)胞周期依賴性蛋白激酶，細(xì)胞因子，多能干細(xì)胞第二章種子細(xì)胞種子細(xì)胞的基本要求采用非侵襲手段或微創(chuàng)手段即可獲得；分裂增殖能力強(qiáng)；功能旺盛；無或僅有極微弱的免疫排斥反應(yīng)；能連續(xù)傳代，并且傳代培養(yǎng)后不發(fā)生形態(tài)、功能及遺傳物質(zhì)的改變。種子細(xì)胞的主要種類（一）自體種子細(xì)胞（二）同種異體種子細(xì)胞（三）異種細(xì)胞（四）胚胎干細(xì)胞干細(xì)胞1定義：可從胚胎、

4、胎兒或成人組織中分離出來，其主要特征為在特定的條件下可長期無限增殖（成體干細(xì)胞則可在個體存活期內(nèi)不斷自我復(fù)制）,并可分化為至少一種類型以上的特殊細(xì)胞?？珊唵胃爬榫哂凶晕腋拢ㄔ鲋常┖头只芰Φ募?xì)胞2特征：具有自我更新（增殖）和分化能力3分裂方式：對稱分裂：形成兩個相同的干細(xì)胞非對稱分裂：一個子細(xì)胞保持親代的特征，仍作為干細(xì)胞保留下來，另外一個子細(xì)胞不可逆的走向分化的終端成為功能專一的分化細(xì)胞分類按照發(fā)生學(xué)來源，干細(xì)胞可以分為胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell,ES細(xì)胞）成體干細(xì)胞（adultstemcell）根據(jù)不同的分化潛能，干細(xì)胞可以分為全能干細(xì)胞（totipotentste

5、mcell）多能干細(xì)胞（pluripotentstemcell）單能干細(xì)胞（unipotentstemcell）祖細(xì)胞又叫前體細(xì)胞（progenitororprecursorcell）:是胚胎和成體組織中發(fā)生部分分化的細(xì)胞，可以分裂并形成某種類型的分化細(xì)胞。祖細(xì)胞與干細(xì)胞的區(qū)別1當(dāng)一個干細(xì)胞分裂時，兩個子代細(xì)胞中至少有一個是具有自我復(fù)制能力的干細(xì)胞2當(dāng)一個祖細(xì)胞分裂時，可以形成兩個祖細(xì)胞or同時產(chǎn)生兩個分化細(xì)胞，但這些細(xì)胞都失去了自我復(fù)制能力3干細(xì)胞能分化成各種類型細(xì)胞；祖細(xì)胞的分化方向已比較確定胚胎干細(xì)胞ESC來源：45日胚胎（又稱囊胚）的內(nèi)細(xì)胞團(tuán)特點(diǎn)：1 .具有發(fā)育全能性，在一定條件下有向

6、3個胚層細(xì)胞分化的能力，在理論上可以誘導(dǎo)分化為機(jī)體中所有種類的細(xì)胞；2 .具有種系傳遞能力，能夠形成嵌合體動物；3 .胚胎干細(xì)胞易于進(jìn)行基因改造操作。內(nèi)細(xì)胞團(tuán)在形成內(nèi)中外3個胚層時開始分化。內(nèi)胚層將分化為肝肺腸等，中胚層將形成骨骼、血液、肌肉等，外胚層將分化為皮膚、眼睛、神經(jīng)系統(tǒng)等成體干細(xì)胞ASC定義（adultstemcell）:指存在于分化組織中的未分化的細(xì)胞，并能分化成該細(xì)胞來源組織中的細(xì)胞成分（如表皮干細(xì)胞）。有些成體干細(xì)胞（如骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞或脂肪干細(xì)胞）則可分化為其他組織中的細(xì)胞成分，如骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可分化為軟骨細(xì)胞等。來源骨髓、血液、角膜、大腦、骨骼肌、牙髓、肝臟、皮膚、消化道

7、上皮和胰腺等。優(yōu)點(diǎn)（與胚胎干細(xì)胞相比，在研究和應(yīng)用方面）1 .成體干細(xì)胞的自體移植避免了免疫排斥；2 .成體干細(xì)胞在正常情況下處于靜止?fàn)顟B(tài)，只有在病理情況下才顯示出一定的自我更新潛能，不像胚胎干細(xì)胞具有無限的自我更新能力，因此成體干細(xì)胞導(dǎo)致癌變的可能性較??；3 .成體干細(xì)胞的分化潛能比較局限，更容易向特定的組織細(xì)胞分化，也可以直接用于體內(nèi)組織的原位修復(fù)；4 .某種類型的成體干細(xì)胞有向同種組織的損傷部位遷移的趨勢，這有助于臨床應(yīng)用干細(xì)胞來進(jìn)行疾病替代治療時的定位；5 .分離和使用成體干細(xì)胞不存在倫理學(xué)問題。其應(yīng)用受到的制約因素1 .目前尚未在人體的所有部位分離出成體干細(xì)胞；2 .在一些遺傳性疾病

8、中，遺傳錯誤也會出現(xiàn)在患者的干細(xì)胞中，這種干細(xì)胞是不適合移植的，而且由于環(huán)境因素的影響，成體干細(xì)胞有可能有基因突變等DNA異常；3 .成體干細(xì)胞沒有胚胎干細(xì)胞的增殖能力強(qiáng)。臨床應(yīng)用骨髓移植：主要用于治療急慢性白血病，使急性白血病的長期生存率提高到50%70%。外周血和臍血干細(xì)胞移植：用于治療各種惡性血液病及非血液系統(tǒng)的實(shí)體瘤等。人造皮膚是開發(fā)最早的組織工程產(chǎn)品：Apligraft是第一種獲得FDA批準(zhǔn)的含有人體活細(xì)胞的組織工程產(chǎn)品。臨床角膜移植、心肌細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、胰島細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞等。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞BMSC 定義：人骨髓中所含的細(xì)胞可以分為造血類細(xì)胞和非造血類細(xì)胞。前者中含有的干細(xì)胞主要

9、為造血干細(xì)胞，而后者中含有間充質(zhì)干細(xì)胞，能夠分化為骨、軟骨、肌腱、脂肪、皮膚和其他類型的細(xì)胞。 來源：存在于全身結(jié)締組織和器官間質(zhì)中，以骨髓中含量最為豐富 特點(diǎn)：具有高度自我更新能力、多向分化潛能可分化為中胚層的骨、軟骨、肌肉、脂肪細(xì)胞等，還可跨胚層分化為具有神經(jīng)元or神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞表型的細(xì)胞優(yōu)勢：來源廣泛、取材方便、對人創(chuàng)傷性較??；易在體外培養(yǎng)、擴(kuò)增和誘導(dǎo)；取自自體，克服了使用胎兒組織的倫理學(xué)和免疫學(xué)方面的問題；分離方法差速貼壁篩選法密度梯度離心法流式細(xì)胞儀分選法免疫磁珠分選法神經(jīng)干細(xì)胞NSC定義是一類重要的成體干細(xì)胞，分布于成人及胚胎的中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)。在生長因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素及損傷、環(huán)

10、境因素改變的刺激下，可分化為不同類型的神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。分布成人及胚胎的中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)主要分布于：腦室管膜、室下區(qū)、紋狀體、海馬齒狀回等區(qū)域脂肪干細(xì)胞ADSCs定義：從脂肪組織中分離得到的一群多能干細(xì)胞，具有向多種組織分化的潛能。補(bǔ)：種子細(xì)胞的來源，原代培養(yǎng)以及傳代培養(yǎng)的生物學(xué)特性，鑒定二、未分化細(xì)胞的獲取培養(yǎng)1 .胚胎干細(xì)胞：概念當(dāng)受精卵分裂發(fā)育成囊胚時，內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的細(xì)胞即為ESC特性具有發(fā)育的全能性，能夠自我更新并具有分化成體內(nèi)所有組織的潛能獲取方法以昆明小鼠ESC的分離與培養(yǎng)為例：飼養(yǎng)層細(xì)胞的制備一一囊胚的獲得一一囊胚的培養(yǎng)一一內(nèi)細(xì)胞團(tuán)的分離一一ESC的鑒定2 .成體

11、干細(xì)胞以SD大鼠BMSC勺分離與培養(yǎng)為例：處死、取骨、清除、漂洗一一收集骨髓、離心、分離一一重懸、接種培養(yǎng)一一傳代、觀察-鑒定第三章組織工程支架材料支架材料按來源分類1 .天然支架材料：珊瑚、海藻（酸鹽類）、黏多糖、軟骨素、膠原類、殼聚糖等；2 .人工合成支架材料：各種多聚物類高分子材料、金屬合金、陶瓷、硅膠等。3 .新型生物材料構(gòu)建的基本原則須經(jīng)無污染的處理：嚴(yán)格無菌和無毒操作，避免任何病原微生物和有毒物質(zhì)的污染。須為細(xì)胞提供生存和分化良好的微環(huán)境：根據(jù)修復(fù)材料的大小，設(shè)計(jì)其材料內(nèi)部的孔隙率，使其適合種子細(xì)胞存活、生長、發(fā)育并產(chǎn)生功能，或使其植入生物體后，體內(nèi)的細(xì)胞能夠沿著材料內(nèi)部的孔隙進(jìn)行

12、遷移并行使功能從而逐漸替代所植入的支架材料。植入人體后在自身修復(fù)過程中適時降解組織工程支架材料在植入人體后必須適時降解，為人體自身修復(fù)創(chuàng)造出更好的空間常用生物支架特征：51）良好的生物相容性，不引起炎癥反應(yīng)，排異反應(yīng)和毒性反應(yīng)；2）良好的生物降解性和可吸收性，能徹底地被自身組織替代。降解率應(yīng)與組織細(xì)胞生長率相適應(yīng)，降解時間應(yīng)能根據(jù)組織生長特性作人為調(diào)控。3）良好的可塑性：可塑造為任意三維結(jié)構(gòu)，與機(jī)體原有特定形狀保持一致。4）良好的表面化學(xué)特性和表面微細(xì)結(jié)構(gòu)：有利于細(xì)胞的粘附和生長。5）為細(xì)胞創(chuàng)造良好的微環(huán)境條件：生物材料的孔徑、方向、纖維結(jié)構(gòu)及涂層細(xì)有利于細(xì)胞的生長發(fā)育和遷徙。1.天然可降解生

13、物材料1）膠原?在動物體內(nèi)含量豐富，是細(xì)胞外基質(zhì)中的框架結(jié)構(gòu)，具有高度的抗張力，有助于保持其結(jié)構(gòu)的完整性?20種左右的膠原結(jié)構(gòu)有共性-原膠原（膠原分子）均由三條相同或不同的a鏈形成三螺旋結(jié)構(gòu)，每條a鏈的組成可以用（Gly-X-Y）n來表示?可塑性好，容易加工成型，有生物塑料之稱?人工皮膚、人工血管、肌腱、晶體、角膜和骨等的支架材料?縫合線、燒燙傷敷料及化妝品領(lǐng)域等2）彈性蛋白?由兩類短肽段交替排列構(gòu)成（疏水肽段一使分子具有彈性；含有大量丙氨酸和賴氨酸殘基的a螺旋一可在相鄰分子間形成交聯(lián)）?氨基酸組成與膠原相類似，亦富含甘氨酸及脯氨酸，但很少含有羥脯氨酸，而不含羥賴氨酸，所以不具備膠原特有的Gl

14、y-X-Y序列，不能形成規(guī)則的三股螺旋結(jié)構(gòu)?通過賴氨酸殘基參與交聯(lián)形成具有高彈性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)3）藻酸鹽?從褐藻中提取?帶負(fù)電荷，能同帶正電的分子牢固結(jié)合?具有良好的生物相容性?用作藥物制劑的添加劑、傷口敷料、止血劑、藥簽等?用于移植材料和組織工程4）甲殼素及殼聚糖?甲殼素存在于蝦蟹等的外殼、海藻真菌等的細(xì)胞壁中，資源豐富、分布廣泛?殼聚糖是甲殼素的脫乙?；a(chǎn)物，無毒、無味、有良好的生物相容性?都有復(fù)雜雙螺旋結(jié)構(gòu)，易于進(jìn)行理化性質(zhì)的改變，故有很多衍生物?可吸收縫合線、人工皮膚、支架材料等5）纖維素?植物和真菌細(xì)胞壁的主要成分，自然界數(shù)量最多的碳水化合物?血液透析材料、人工腎、模擬人工肺、埋植材料、

15、齒科修補(bǔ)材料6）透明質(zhì)酸HA?帶負(fù)電荷最大的粘多糖?主要來源是：雞冠，人臍帶和動物眼球，提取的透明質(zhì)酸一般以游離狀態(tài)存在，易于分離純化和規(guī)?；a(chǎn)?極強(qiáng)的吸水性一天然保濕因子?是人體自身的基質(zhì)成分，外源性HA抗原性極低，生物相容性極好?眼科手術(shù)、關(guān)節(jié)病治療、組織修復(fù)等7）珊瑚?含有大量碳酸鈣和少量有機(jī)質(zhì)?數(shù)量很大，能夠滿足組織工程大量需求?呈多孔狀，類似骨松質(zhì)，利于血管和組織的長入。?其成分及結(jié)構(gòu)與礦化骨相似，植入后可與骨組織直接結(jié)合，兩者間不形成纖維組織?來源廣泛，具有良好的生物相容性和可降解性，加工處理方便?新型的生物活性移植骨材料人工合成的可降解生物材料優(yōu)點(diǎn)：其組成成分、分子量、表面微結(jié)

16、構(gòu)、大體形態(tài)、機(jī)械性能、降解時間等都能預(yù)先設(shè)計(jì)和調(diào)控，最后基本降解完全，避免了長期異物反應(yīng)的危險，缺點(diǎn)：缺乏細(xì)胞識別信號，不利于細(xì)胞特異性粘附及特異基因的激活。分類1聚乳酸類：PLA、PGA、PLGA等2微生物聚酯類：3-羥基丁酸等3共聚物：聚酰胺共聚物等3.新型生物材料1）納米生物材料2）復(fù)合生物材料（分類6、優(yōu)勢-舉例3）常用無機(jī)材料名稱：?羥基磷灰石HAP?磷酸三鈣TCP?生物活性玻璃陶瓷BGC無機(jī)一無機(jī)復(fù)合材料，如：HAP/3-TCP復(fù)合材料（雙相磷酸鈣BCP。既保持了生物活性，又使強(qiáng)度得到明顯提高。其骨傳導(dǎo)性優(yōu)于單一的HAP3-TCPBCP的成骨機(jī)理是以HAP為骨架，3-TCP降解提

17、供鈣、磷源，使新骨不斷長入3-TCP降解后所形成的空隙中。無機(jī)一金屬復(fù)合材料，如：金屬無機(jī)涂層材料，羥基磷灰石涂層材料。無機(jī)一有機(jī)復(fù)合材料，如：HAP/PLA復(fù)合材料?？梢蕴岣卟牧系捻g性，滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求；PLA的酸性降解產(chǎn)物可以被HAP緩沖，同時HAP的骨誘導(dǎo)性可提供良好的骨細(xì)胞粘附生長環(huán)境復(fù)合物的多孔結(jié)構(gòu)則為細(xì)胞生長、組織再生以及血管化提供了條件，在骨組織工程中具有較高的應(yīng)用前景。有機(jī)一有機(jī)高分子復(fù)合材料，如：聚丙烯?；u乙基淀粉-PLGA復(fù)合材料天然高分子一無機(jī)復(fù)合材料與其它骨組織替代材料相比，天然一天然高分子復(fù)合材料，如：膠原蛋白-殼聚糖復(fù)合材料，膠原蛋白-透明質(zhì)酸復(fù)合材料。,如：H

18、AP-!交原復(fù)合材料。與骨組織也HAP/膠原復(fù)合物的生物相容性是比較理想的,可以達(dá)成理想的結(jié)合，有利于骨組織的重生，所欠缺的是其機(jī)械性能較差。3）鎂基可降解生物材料生物力學(xué)相容性-與骨密質(zhì)差異小密度：1736kg/m3彈性模量：45GPa抗拉強(qiáng)度：200MPa可吸收降解，無需二次手術(shù)4）智能材料（三要素：感知、驅(qū)動、控制）常用天然支架材料及其制備與應(yīng)用一、膠原的制備膠原的分離和提純（了解膠原的提取和純化的基本方法）膠原是構(gòu)成皮膚、骨骼、肌腱等組織的主要成分，所以膠原通常從這三種組織中提取。實(shí)驗(yàn)室中我們通常利用加入酸、堿、鹽或蛋白酶的方法來促進(jìn)膠原的融解，然后改變pH或鹽的濃度，使膠原沉積，便于

19、離心分離。反復(fù)的融解沉積可以提高膠原的純度。鼠尾的肌腱主要由I型膠原組成，用鼠尾制備膠原是實(shí)驗(yàn)室中最常用的方法。（初步分離一提純一保存）膠原的交聯(lián)（常用方法）膠原共價交聯(lián)后抗張強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，可以降低在體內(nèi)的降解速度，減輕抗原性。膠原的交聯(lián)方法有脫水加熱法和化學(xué)方法，其中以戊二醛化學(xué)方法最為常用四、脫細(xì)胞骨組織及其制備骨組織形成過程中，唯一能夠單獨(dú)誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向骨組織分化的生長因子是SMP（骨形態(tài)發(fā)生蛋白）?骨組織構(gòu)成：鈣化的骨細(xì)胞外基質(zhì)（骨基質(zhì)）+多種細(xì)胞如骨C成骨、破骨C等?骨組織的有機(jī)成分由成骨細(xì)胞分泌形成，主要有膠原、多糖及蛋白、脂肪等?骨的無機(jī)成分中磷酸鈣占83%其它還有碳酸

20、鈣、磷酸鎂、氯化鈣及少量鉀、鈉、鋸鹽等。?骨的無機(jī)成分為骨提供適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，而有機(jī)成分賦予高韌性、低模量以及其它高分子材料所具有的力學(xué)性能，其二者緊密結(jié)合使骨組織十分堅(jiān)硬2.脫細(xì)胞骨基質(zhì)理想的骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料應(yīng)具備以下的特性：良好的生物相容性和生物降解性；良好的骨引導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性；可塑性和一定的機(jī)械強(qiáng)度骨組織的有機(jī)成分由陳鼓細(xì)胞分泌而成，主要有膠原，多糖，蛋白，脂肪等組成第四章生長因子在組織工程中的應(yīng)用第一節(jié)生長因子的概念與常用的生長因子生長因子的概念：由組織和細(xì)胞產(chǎn)生的，對細(xì)胞生長及分化具有顯著調(diào)節(jié)作用的一類多肽或蛋白質(zhì)。生長因子通過細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，促進(jìn)或抑制細(xì)胞的分裂增殖、遷移和基

21、因表達(dá)。列出幾中常用的生長因子名稱（中文名+英文縮寫）轉(zhuǎn)化生長因子-BTGF-B、骨形態(tài)發(fā)生蛋白BMP堿性成纖維細(xì)胞生長因子bFGF表皮生長因子EGF胰島素樣生長因子IGF、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子VEGF生長因子1來源：生長因子（GF）是由活細(xì)胞產(chǎn)生的刺激細(xì)胞生長和調(diào)節(jié)細(xì)胞活動的肽類物質(zhì)，2分子特征：它們的相對分子量大多為5000-50000的肽類或小的蛋白質(zhì)，3濃度：正常時生長因子在體內(nèi)的生理濃度很低，以10-9克分子濃度起作用。分泌方式：1 .自分泌（autocrine）：由某種細(xì)胞產(chǎn)生并作用于細(xì)胞自身；2 .旁分泌（paracrine）:細(xì)胞分泌的生長因子作用于鄰近的其他類型細(xì)胞，對合成、

22、分泌該生長因子的自身細(xì)胞不發(fā)生作用，因?yàn)樗狈ο鄳?yīng)受體。3 .內(nèi)分泌（endocrine）：生長因子從細(xì)胞分泌出來后，通過血液運(yùn)輸作用于遠(yuǎn)隔靶細(xì)胞。如：血小板源生長因子（PDGF源于血小板，作用于結(jié)締組織細(xì)胞。常用生長因子種類一、轉(zhuǎn)化生長因子-3TGF-3的受體：位于細(xì)胞表面，有IV5種類型。TGF-3的生物學(xué)作用：1,促進(jìn)細(xì)胞增殖2,調(diào)節(jié)細(xì)胞分化3,促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)合成，4,免疫調(diào)節(jié)作用二、骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）1 .性質(zhì)：成熟的BMP蛋白結(jié)構(gòu)是由二硫鍵連接的同型或異形二聚體。2 .受體細(xì)胞膜表面，I型、II型；屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶受體3 .BMP的生物活性：1）誘骨活性；2）胚胎發(fā)育

23、中的作用。3）在神經(jīng)發(fā)育和修復(fù)中促進(jìn)神經(jīng)元的成熟和突觸形成。4）促進(jìn)造血發(fā)生。5）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡6）促進(jìn)精子發(fā)生及胚胎形成。7）促進(jìn)肝細(xì)胞增殖。8）其他。三、堿性成纖維細(xì)胞生長因子bFGF主要分布：垂體，腦，神經(jīng)，視網(wǎng)膜、腎上腺和胎盤。生物學(xué)作用：161.促血管生長作用，2.創(chuàng)傷愈合與組織修復(fù)3.組織再生4.胚胎的發(fā)育和分化：5.調(diào)節(jié)內(nèi)分泌的作用6.神經(jīng)營養(yǎng)作用四、表皮生長因子EGF分子結(jié)構(gòu)：活性部分僅為53個aa殘基的單鏈多肽，分子量6054kd生物學(xué)作用：1.促進(jìn)低分子化合物轉(zhuǎn)運(yùn)的增加。2.促進(jìn)糖酵解、RNA與蛋白質(zhì)合成及誘發(fā)DNA合成、促進(jìn)細(xì)胞分裂等。五、胰島素樣生長因子（IGF）?IGF

24、為骨塑形改建過程中的調(diào)節(jié)因子，分子量為7.60KU,骨骼組織及非骨骼組織均可合成IGF。在體內(nèi)有兩種IGF存在。?IGF-I在骨細(xì)胞的代謝過程中發(fā)揮重要作用；IGF-II又稱骨骼生長因子六、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子?VEGF在血管新生中起重要作用：?VEGF促進(jìn)血管腔內(nèi)和腔外血漿成分代謝?VEGF刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生纖溶酶原激活物（uPA和tPA）、纖溶酶原激活物抑制劑-1（PAI-1）和膠原酶，并使蛋白分解增加而引起血管外基質(zhì)成分改變，為內(nèi)皮細(xì)胞遷移創(chuàng)造條件。?VEGF刺激內(nèi)皮細(xì)胞增殖?VEGF促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的遷移，這是從血管前體形成內(nèi)皮分支重要的一步。?VEGF抑制內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡。第二節(jié)生長因子的控

25、制釋放一、概述（一）生長因子控制釋放的必要性生長因子在體內(nèi)的應(yīng)用還存在一些問題，主要原因是它的高擴(kuò)散性和半衰期短使其自身的生物學(xué)活性難以長期保持。一般其半衰期是數(shù)秒至數(shù)分鐘，最長不超過數(shù)小時，有的甚至不能在溶液中穩(wěn)定存在。局部直接應(yīng)用生長因子可在較短時間內(nèi)發(fā)揮作用，但在生理環(huán)境下很容易使之迅速失活，不產(chǎn)生預(yù)期的生理效應(yīng)。根據(jù)高分子的疏水特性采用藥物控制釋放技術(shù).即采用生物降解性材料對生長因子進(jìn)行保護(hù)-使之在有水環(huán)境下既保持活性，又能防止生長因子與水接觸，達(dá)到持續(xù)釋放或控制釋放的目的，這是使生長因子能在組織工程器官構(gòu)建過程中得到有效應(yīng)用的關(guān)鍵。（二）控制釋放技術(shù)的應(yīng)用（理解速釋、緩釋、零級釋藥）

26、生長因子的控釋材料（一）載體材料分類：1 .常用的載體材料：1）按照作用特性分：膜控釋型材料和骨架型控釋材料2）根據(jù)生物降解行材料的來源分：天然可降解性材料（明膠、殼聚糖、纖維素、蛋白質(zhì)、羥基磷灰石、珊瑚及其衍生物等），人工合成生物降解性材料（聚乳酸、聚幾內(nèi)酯、聚原酸酯、聚酸酊等）2 .合成的高分子材料PLGA作為控釋材料的優(yōu)點(diǎn)（與生物材料相比）：（1）具有生物相容性；（2）生物可降解性（3）無免疫刺激性（4）性能的良好重現(xiàn)性。三、生長因子的控制釋放體系的形式1 .高分子微包囊2 .水凝膠3 .脂質(zhì)體4 .納米控釋載體5 .膠束6 .電紡絲超細(xì)纖維體系7 .非病毒基因載體控釋系統(tǒng)四、生長因子控

27、制釋放體系存在的問題1 .突釋效應(yīng)”造成釋藥早期藥物大量釋放的問題2 .生長因子的活性不能持久保持的問題3 .多因子控釋和靶向控制策略有待進(jìn)一步優(yōu)化4 .控釋結(jié)果的評價缺乏客觀性標(biāo)準(zhǔn)第五章種子細(xì)胞與支架材料的聯(lián)合培養(yǎng)體外構(gòu)建工程化組織可歸納為兩條技術(shù)路線1 .將支架材料按設(shè)計(jì)要求，預(yù)成形為特定的形態(tài)，再接種細(xì)胞，經(jīng)體外長時間聯(lián)合培養(yǎng)，發(fā)育成為成熟組織，然后植入體內(nèi)，修復(fù)組織缺損。2 .種子細(xì)胞與非定形、體積較小的支架材料在體外經(jīng)過短時間聯(lián)合培養(yǎng)后，即植入體內(nèi)，在體內(nèi)正常的營養(yǎng)環(huán)境及生物力學(xué)條件下，繼續(xù)生長發(fā)育。二、細(xì)胞與支架的接種技術(shù)1 .浸漬法2 .沉淀法3 .吸附法4 .凝膠法5 .動態(tài)培

28、養(yǎng)系統(tǒng)第二節(jié)細(xì)胞示蹤技術(shù)細(xì)胞示蹤技術(shù)：指在體外將細(xì)胞標(biāo)記上特異的標(biāo)志后，植入動物體內(nèi)進(jìn)行追蹤，研究其在體內(nèi)的遷移、增殖和轉(zhuǎn)歸。主要有：病理學(xué)示蹤和非病理學(xué)示蹤， 病理學(xué)示蹤-需在移植后的一定時間內(nèi)處死實(shí)驗(yàn)動物，切片后進(jìn)行免疫熒光或免疫組化分析； 非病理學(xué)示蹤-應(yīng)用于活體，主要是無創(chuàng)性影像學(xué)技術(shù)，包括核醫(yī)學(xué)分子顯像技術(shù)活體示蹤、磁共振成像（MRI）活體示蹤。 理想的活體細(xì)胞示蹤劑應(yīng)具備的特征：1安全性2靈敏度3特異性4長久性5空間分辨力活體示蹤干細(xì)胞常用的細(xì)胞標(biāo)記物質(zhì)（非病理學(xué)）主要通過以下兩種技術(shù)：1 .核醫(yī)學(xué)分子顯像技術(shù)活體示蹤干細(xì)胞2 .磁共振成像（MRI）活體示蹤干細(xì)胞第三節(jié)生物反應(yīng)器的

29、原理和技術(shù)生物反應(yīng)器的概念生物反應(yīng)器是利用酶或生物體（如微生物）所具有的生物功能，在體外進(jìn)行生化反應(yīng)的裝置系統(tǒng)，是一種生物功能模擬機(jī)，如發(fā)酵罐、固定化酶或者固定化細(xì)胞反應(yīng)器等。生物反應(yīng)器是生物反應(yīng)過程中的關(guān)鍵設(shè)備。生物反應(yīng)器的種類：1 .膜式生物反應(yīng)器：膜式生物反應(yīng)器的主要原理是通過一個起傳質(zhì)作用的透析性膜進(jìn)行氣體交換。用于組織培養(yǎng)旋轉(zhuǎn)式生物反應(yīng)器都是通過膜來進(jìn)行氣體交換的。膜式生物反應(yīng)器可使氣液交換分開，避免反應(yīng)器內(nèi)氣泡和流體剪應(yīng)力的產(chǎn)生；細(xì)胞或組織留在反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器連續(xù)灌流；采用膜包埋技術(shù)，適合培養(yǎng)容易受到剪應(yīng)力破壞的細(xì)胞。2 .旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器旋轉(zhuǎn)壁式生物反應(yīng)器是一種水平旋轉(zhuǎn)的、無氣

30、泡的、膜擴(kuò)散式氣體交換的培養(yǎng)系統(tǒng)，由內(nèi)外同心圓筒組成。主要原理：內(nèi)外筒繞水平軸或垂直軸旋轉(zhuǎn)，帶動其內(nèi)的培養(yǎng)液和培養(yǎng)物作繞軸運(yùn)動，在動態(tài)培養(yǎng)環(huán)境中進(jìn)行氣體交換。第七章應(yīng)用組織工程學(xué)方法修復(fù)組織和器官損傷第一節(jié)皮膚損傷的修復(fù)和臨床應(yīng)用組織工程化皮膚的分類有哪些？1 .表皮替代物（epidermalreplacement）2 .真皮替代物（dermalreplacement）3.復(fù)合皮膚替代物（compositeskinreplacement）同種異體表皮細(xì)胞移植膜片最主要的抗原是什么？（HLA-DR。HLA-DR主要表達(dá)于何種細(xì)胞？（朗格漢斯細(xì)胞表面，角質(zhì)形成細(xì)胞幾乎不表達(dá)）。列舉幾個皮膚修復(fù)常用

31、的生物材料：1 ）聚烏拉坦、2）透明質(zhì)酸、3）纖維蛋白膠、4）脫細(xì)胞真皮。皮膚組織工程修復(fù)主要相關(guān)的生長因子和細(xì)胞因子有：1）表皮生長因子（EGF,2 ）轉(zhuǎn)移生長因子（TGF,3 ）干擾素（IFN）。人工皮膚培養(yǎng)方法有哪些？1 ）滋養(yǎng)層法，2）平皿培養(yǎng)法3）氣液面培養(yǎng)法4）體內(nèi)培養(yǎng)法。列舉五種商品化的人工真皮：（1） IntegraArtificialSkin（2） AlloDern（3） Biobrane:（4） Dermagraft-TM:Dermagraft-TC目前最成熟的人工皮膚是_,它屬于。（Apligraf,復(fù)合皮膚替代物）第二節(jié)骨和軟骨損傷的修復(fù)和臨床應(yīng)用組織工程骨修復(fù)中支架材

32、料的基本要求和特征：良好的生物相容性和生物可降解性；有一定的機(jī)械強(qiáng)度；易于塑形；具有骨或軟骨的誘導(dǎo)性和傳導(dǎo)性；具備支持骨或軟骨細(xì)胞生長和功能分化的表面化學(xué)性質(zhì)與微結(jié)構(gòu)；材料降解速度與細(xì)胞功能發(fā)揮二者相匹配；可與其它活性分子如BMRTGF-3復(fù)合共同誘導(dǎo)骨的發(fā)生；容易消毒。天然生物衍生材料的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 來源豐富造價低廉，2 有天然網(wǎng)狀孔隙結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。缺點(diǎn)：1 可塑性差，2 在生產(chǎn)過程中難以控制其質(zhì)量、3 性能與結(jié)構(gòu)變化不成比例等。第四節(jié)心肌組織工程心肌修復(fù)治療方法主要有幾種途徑？直接將細(xì)胞移植入病灶區(qū)的細(xì)胞治療、促進(jìn)心臟再生組織。采用組織工程技術(shù)發(fā)展替代組織的治療方法。什么是心肌祖細(xì)胞？心肌

33、祖細(xì)胞：心肌中存在一群心肌祖細(xì)胞(cardiacprogenitorcells,CPCS,具有干細(xì)胞表面標(biāo)志Lin-,c-kit和Ki-67,并表達(dá)心肌細(xì)胞早期基因GATA-4和Nkx2.5。具有干細(xì)胞的特點(diǎn)：自我更新、有克隆形成能力、有多種分化潛能，可分化成肌細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等。可用于心肌組織工程研究的種子細(xì)胞主要有哪些？(新生或胚胎心肌細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化而來的心肌細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞，骨骼肌成肌細(xì)胞、骨骼肌干細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、骨髓單核細(xì)胞、臍血干細(xì)胞、內(nèi)皮祖細(xì)胞等也可能成為種子細(xì)胞或誘導(dǎo)成為種子細(xì)胞。)誘導(dǎo)種子細(xì)胞向心肌分化的誘導(dǎo)劑主要有哪些？(骨形成蛋白-

34、2、轉(zhuǎn)化生長因子-3、堿性成纖維細(xì)胞生長因子、二甲基亞碉、視黃酸、5氮雜胞昔等)構(gòu)建EHT(engineeringhearttissue)的要求有哪些？1 .生物相容性：生物材料不能引起機(jī)體免疫排斥與炎癥反應(yīng)。2 .機(jī)械整合性：生物材料在移植過程中要易操縱，最重要的是，其機(jī)械性能與宿主組織要相匹配，在再生過程中提供機(jī)械支持。3 .生物降解性：生物材料的降解率應(yīng)與宿主組織的再生率相一致，降解產(chǎn)物必須無毒及易排泄。4 .仿生性：模擬宿主細(xì)胞外基質(zhì)成分。5 .制備容易：生物材料必須易獲得并價格便宜。第八章基因治療在組織工程中的應(yīng)用第一節(jié)基因治療概述一、基因治療的概念1廣義的基因治療(genetherapy)是指應(yīng)用基因和基因產(chǎn)物治療疾病的一種方法。2狹義的基因治療是指將外界