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天然可降解生物材料在组织工程中的应用研究进展 作者：佚名 科研信息来源：本站原创 点击数： 344 更新时间：2003-1-15 [关键词]：多糖,蛋白质,组织工程细胞,培养支架 健康网讯： 摘要 细胞培养支架材料是组织工程学的重要研究内容之一，是实现产业化的关键。天然 可降解生物材料是细胞培养支架材料中的重要组成部分，目前用于细胞培养支架的天然可 降解生物材料主要有多糖类和蛋白质类。多糖类主要包括壳多糖、透明质酸；蛋白质类主要 包括胶原纤维蛋白和血纤维蛋白。 1987年，美国国家科学基金会正式提出了组 织工程一词。其基本原理是将体外培养扩增的 功能细胞种植于一种生物相容性良好且可被机 体吸收的生物材料即细胞培养支架上，形成复合 物，然后将此复合物植入机体组织、器官病损部 位，以达到修复重建的目的。细胞培养支架 的研究一直是组织工程学的重要研究内容之一。 细胞培养支架是体外细胞获取营养、进行气体交 换、废物排泄和生长代谢的场所。 作为细胞培养支架材料应具有以下特点； （1）良好的生物相容性；（2）生物可降解性，即可 被机体吸收利用或排出体外；（3）良好的表面活 性，有利于功能细胞的贴附、生长；（4）弱的抗原 性；（5）易加工性，易成型。 当前，在组织工程中开发为细胞培养支架的 生物材料主要分为两类，即人工合成的材料和天 然生物材料。天然生物材料具有细胞信号识别， 促进细胞的粘附、增殖和分化、良好的生物相容 性及良好的生物降解性等优点，显示出人工合成 材料无可比拟的优势。 用于细胞培养支架的天然生物材料主要分 为两类：多糖类和蛋白质类，多糖类主要包括壳 多糖、透明质酸及其衍生物等；蛋白类主要包括 胶原纤维蛋白和血纤维蛋白。 天然多糖类 壳多糖（Chitosan CS） 壳多糖是由甲壳素（β-（1-4）聚-2-乙酰氨基 -D葡聚糖）脱乙酰基而制得。竞多糖可溶于稀 酸，其分子保留了甲壳素的结构骨架，有氨基和 羟基可加以化学修饰。可制成丝状或膜状等有 特殊功能的新材料。壳多糖具有无毒、生物相容 性良好且无抗原性等优点，其降解产物为对人体 无毒的N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖。所以 壳多糖是一种较好的细胞培养支架材料。 壳多糖衍生物的研究壳多糖分子问 及分子内有强烈的氢键相互作用，使其呈紧密的 晶态结构，所以壳多糖只能溶于酸和酸性水溶 液，其强度和韧性也明显不足，这就限制了它作 为细胞培养支架的广泛应用。但可通过各种化 学修饰制备有良好溶解性的壳多糖衍生物。 壳多糖通过酰基化后，改变了它的晶态结 构，改善了其溶解性，同时还使其具有许多特殊 的功能，如N-乙酰化壳多糖膜具有较高的抗张 强度、渗透性和血液相容性，且在酸碱溶液中较 稳定，热分解温度较高，与生物体有较好的亲和 性。这对其作为细胞培养的支架材料的应用具 有很大意义。 壳多糖可以进行硫酸酯化、羧甲基化、羟基 化等化学修饰，这为壳多糖在细胞培养支架材料 中的应用提供了更为广阔的前景。 壳多糖作为细胞培养支架膜材料的性质 研究为更好地应用壳多糖作为细胞培养支 架材料，必须对不同分子量和脱乙酰度壳多糖的 理化指标及吸附性、降解性、安全性等进行研究， 同时还需要考虑到制备方法对上述性质的影响。 （1）分子量和脱乙酰度对壳多糖理化指标 的影响 对不同分子量和脱乙酰度壳多糖膜 的指标进行研究，发现随着分子量的增加，膜的 抗张强度、伸长强度、吸湿性均会增加。而脱乙 酰度对膜的影响依赖于分子量。对同一分子量 而言，脱乙酰度越高，膜会更脆且不易吸湿。 这说明不同分子量、不同脱乙酰度的壳多糖具有 不同的性质。 （2）制备方法方面的研究 采用可控制 的冷冻和冷冻干燥的方法对壳多糖溶液和凝胶 处理，制成孔状、块状、试管状和珠状材料，并对 材料的脱水方法进行了研究。郑化等采用 环氧氯丙烷交联制备出壳多糖膜，通过FTIR、 XRD、和SEM等表征其结构，并测试了其力学性 能。发现环氧氯丙烷的交联可以提高膜的力学 性能、降低溶菌酶的降解速率，这方面的研究为 壳多糖在组织工程中作为细胞培养支架的应用 提供了基础。 （3）壳多糖材料的生物相容性、降解性、安 全性方面的研究 采用生理盐水浸泡，紫外线 消毒，植入小鼠股部肌肉的方法来研究对不同材 料来源的壳多糖膜的组织相容性和降解性进行 了研究。结果发现，60天后壳多糖降解40％，且 随着分子量的减小，降解速度加快；当以蟹壳为 原料制的壳多糖时，其膜既无包膜现象，又无炎 症反应，表明其生物相容性良好。 通过急性毒性试验、过敏反应、皮肤粘膜刺 激反应、热源反应、溶血反应等系列生物学观察， 发现由