2022年可降解聚合物在骨組織工程中的應(yīng)用進(jìn)展

1、關(guān)鍵詞：可降解聚合物骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料 摘要目的探討理想的骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料的選擇和制備。方法廣泛查閱了近期有關(guān)可降解聚合物用作成骨細(xì)胞培養(yǎng)支架的文獻(xiàn)，總結(jié)了各種可降解聚合物在骨組織工程研究中作為細(xì)胞外基質(zhì)材料的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果理想的骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料應(yīng)由無機(jī)類材料、人工合成聚合物類材料和天然聚合物類材料組成，并含有最正確的生長因子緩釋系統(tǒng)的多孔三維立體泡沫。結(jié)論復(fù)合型細(xì)胞外基質(zhì)材料的研制是骨組織工程研究中十分重要而迫切的任務(wù)。 器官和組織中的細(xì)胞，其行為不僅取決于細(xì)胞內(nèi)在的基因序列，還在很大程度上受到外界環(huán)境因素的影響，包括細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)(extracellularmatri

2、x,ECM)的相互作用。ECM不僅為細(xì)胞生長提供支持和保護(hù)，更重要的是細(xì)胞與ECM的相互作用調(diào)節(jié)細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生過程，影響細(xì)胞生存、遷移、增殖和功能代謝。因此，在組織工程研究中挑選和制備利于種子細(xì)胞的粘附、增殖和分化的細(xì)胞外基質(zhì)材料是十分重要和迫切的任務(wù)。 理想的骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料的要求有1、2：良好的生物相容性。除滿足生物材料的一般要求，如無毒、不致畸性等外，還應(yīng)利于種子細(xì)胞粘附、增殖，降解產(chǎn)物對細(xì)胞無毒害作用，不引起炎癥反響，甚至利于細(xì)胞生長和分化。良好的生物降解性?；|(zhì)材料在完成支架作用后應(yīng)能降解，降解率應(yīng)與組織細(xì)胞生長率相適應(yīng)，降解時(shí)間應(yīng)能根據(jù)組織生長特性作人為調(diào)控。具有三維立體多

3、孔構(gòu)造?；|(zhì)材料可加工成三維立體構(gòu)造，孔隙率最好達(dá)90%以上，具有較高的面積體積比。這種構(gòu)造可提供寬大的外表積和空間，利于細(xì)胞粘附生長，細(xì)胞外基質(zhì)沉積，營養(yǎng)和氧氣進(jìn)入，代謝產(chǎn)物排出，也有利于血管和神經(jīng)長入?？伤苄院鸵欢ǖ臋C(jī)械強(qiáng)度?；|(zhì)材料具有良好的可塑性，可預(yù)先制作成一定形狀。并具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，為新生組織提供支撐，并保持一定時(shí)間直至新生組織具有自身生物力學(xué)特性。良好的材料-細(xì)胞界面。材料應(yīng)能提供良好的細(xì)胞界面，利于細(xì)胞粘附、增殖，更重要的是能激活細(xì)胞特異基因表達(dá)，維持細(xì)胞正常表型表達(dá)。 目前，可降解聚合物用作骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料主要有兩類，一類是天然聚合物，如膠原蛋白、纖維蛋白等；另一

4、類為人工合成聚合物，如聚酯類、聚偶磷氮等。天然材料生物相容性好，具有細(xì)胞識別信號(如某些氨基酸序列等)，利于細(xì)胞粘附、增殖和分化，但也存在許多缺點(diǎn)，如大規(guī)模生產(chǎn)的限制、不同批號制成品的差異、材料本身因素控制的困難(如機(jī)械強(qiáng)度、降解速度等)。人工合成聚合物那么防止了上述困難，材料的微構(gòu)造、大體形態(tài)、機(jī)械性能、降解時(shí)間等都能預(yù)先設(shè)計(jì)和調(diào)控，最后降解完全，防止了長期異物反響的危險(xiǎn)。但人工合成材料最大的缺點(diǎn)是缺乏細(xì)胞識別信號，與細(xì)胞間缺乏生物性相互作用。并且目前人工合成聚合物要到達(dá)理想的骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料的要求在制作中還存在許多差距。 1人工合成可降解聚合物 目前，可用作成骨細(xì)胞種植基質(zhì)材料的聚

5、合物主要有：聚乳酸(polylacticacid,PLA)、聚乙醇酸(polyglycolicacid,PGA)、聚偶磷氮(polyphophazenes)、聚原酸酯(polyorthoester,POE)、聚己內(nèi)酯(polycaprolactone,PCL)、聚酯尿烷(polyesterurethane)、聚酸酐亞胺共聚物poly(anhydride-co-imides)、聚羥丁酯(polyhydroxyrate,PHB)及其共聚物等。下面介紹幾種生物可降解合成聚合物在骨組織工程中的應(yīng)用情況。 !-empirenews.page-1.1聚乳酸、聚乙醇酸及其共聚物 PLA、PGA均屬-聚酯類。

6、PLA有三種異構(gòu)體(PDLA、PLLA、PDLLA)，在體內(nèi)降解生成乳酸，是糖的代謝產(chǎn)物；PGA在體內(nèi)降解為羥基乙酸，易于參加體內(nèi)代謝。聚合物中酯鍵易于水解，屬非酶性水解。共聚物的降解時(shí)間可通過改變兩者的比例來調(diào)控，約為幾周到幾年。這類聚合物屬熱塑性塑料，可通過模塑、擠壓、溶劑澆鑄等技術(shù)加工成各種構(gòu)造形狀。因其降解產(chǎn)物無毒及良好的生物相容性，PLA、PGA已被美國食品與藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)廣泛用作醫(yī)用縫線、暫時(shí)性支架和藥物控釋載體。Vacanti等3首先將PGA、PLA用作軟骨細(xì)胞體外培養(yǎng)基質(zhì)材料，通過組織工程方法獲得新生軟骨成功。此后，PLA、PGA及其共聚物被廣泛用于組織工程各類組織細(xì)

7、胞外的基質(zhì)材料，如軟骨、骨、肌腱、小腸、氣管、心瓣膜等，取得了初步成功。 PLA、PGA及其共聚物在組織工程中應(yīng)用的主要構(gòu)造形式有纖維支架、多孔泡沫以及管狀構(gòu)造等。這些構(gòu)造形式在骨組織工程實(shí)驗(yàn)研究中都顯示出良好的成骨效應(yīng)。 Breitbart等4將PGA無紡纖維支架制成直徑15mm、厚2mm的圓盤狀，復(fù)合體外培養(yǎng)的兔骨膜成骨細(xì)胞，植入修復(fù)兔顱骨直徑為15mm的全層骨缺損。4周后缺損區(qū)有骨島形成，12周后缺損區(qū)大量骨生成，完全修復(fù)骨缺損。Ishaug等5將大鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞種植于PLGA泡沫，再將復(fù)合物移植于大鼠腸系膜觀察其成骨能力。組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)7天后復(fù)合物中即可見礦化骨組織，7周后，孔徑為15

8、0300m的泡沫復(fù)合物中礦化骨組織厚度達(dá)(370160)m。另外，PLA、PGA及其共聚物亦被制成管狀構(gòu)造用于小腸、尿道等管狀器官的組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料。 盡管目前PLA、PGA及其共聚物是應(yīng)用最為廣泛的組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料，但在應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)不少缺點(diǎn)。下面就其缺乏之處和改善方法作一簡單介紹。 親水性差，細(xì)胞吸附力較弱以PLA包埋的PGA無紡纖維支架親水性差、細(xì)胞吸附力弱的問題一直困擾著組織工程學(xué)家，人們一直在尋找解決這一問題的方法。Mikos等6通過乙醇和水兩步預(yù)濕的方法，有效地對支架進(jìn)展預(yù)濕，增強(qiáng)了親水性，促進(jìn)了細(xì)胞在支架外表均勻分布，并將有利于體內(nèi)移植后纖維血管的長入。劉彥春等7選擇

9、卵磷脂和多聚賴氨酸共同包埋PGA+PLA，也顯著提高了支架的親水性和細(xì)胞吸附力。Hubble8指出，聚乙醇是一種水溶性、非離子聚合物，可減少生物材料對蛋白的吸附作用。將聚乙醇與聚酯形成共聚物，可提高材料的親水性，同時(shí)也加速了聚合物的降解。 引起無菌性炎癥臨床上PLA、PGA的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)患者出現(xiàn)非特異性無菌性炎癥反響率較高，約為8%9。Lam等10的實(shí)驗(yàn)中提出中分子量降解產(chǎn)物可增加非感染炎性反響，PLA平均分子量低于20ku(1Da=0.9921u)時(shí)，無菌性炎癥發(fā)生率較高，使用高分子量PLA可延遲但不能消除這一反響。 目前認(rèn)為出現(xiàn)無菌性炎癥的原因可能與聚合物降解過程中酸性降解產(chǎn)物引起局部p

10、H值下降有關(guān)11。因此，有學(xué)者將堿性物質(zhì)，如碳酸鈣、碳酸氫鈉、鈣羥基磷灰石引入聚合物中，可代償聚合物降解引起的pH值下降，有助于防止無菌性炎癥的發(fā)生12。另外，將聚酯-聚乙二醇共聚物作為前體物質(zhì)合成水凝膠，這種水凝膠中聚酯在聚己二醇末端以低聚體形式存在，含量較低，在體內(nèi)降解過程中不會引起炎癥反響8。當(dāng)然，無菌性炎癥的根本解決方法是開發(fā)一種降解不釋放或緩慢釋放酸性降解產(chǎn)物的新型聚合物。 !-empirenews.page-機(jī)械強(qiáng)度缺乏單純編織成的PGA無紡纖維支架不具備一定的抗壓強(qiáng)度，通過聚合物包埋或熱處理雖然可改善其機(jī)械強(qiáng)度，但仍然存在抗壓強(qiáng)度缺乏的缺陷。Devin等13將羥基磷灰石(hydr

11、oxyapatile,HA)與5050pLGA共聚物組成多孔復(fù)合基質(zhì)材料，實(shí)驗(yàn)說明復(fù)合材料抗壓彈性模量隨HA成份增加而增加。聚合物降解后，含50%HA的復(fù)合材料模量為1459MPa，而不含HA的基質(zhì)材料模量為293MPa。同時(shí)，HA的引入也延緩了聚合物的降解時(shí)間。含10%HA的復(fù)合材料6周內(nèi)可完全降解，而含50%HA的復(fù)合材料那么相對穩(wěn)定。因此，將鈣磷陶瓷引入PLGA共聚物，可改善PLGA的機(jī)械性能差、降1234下一頁 解速度快、骨結(jié)合力弱等缺點(diǎn)。 其他PLA、PGA及其共聚物還存在其他一些問題，如聚合物中殘留的有機(jī)溶劑的細(xì)胞毒作用，以及可能引起的纖維化及與周圍組織的免疫反響等問題14。 1.

12、2聚丁酸 聚丁酸(polyhydroxybutyrate,PHB)最早由Lemoigne(1964)從細(xì)菌中別離出來，隨后在諸多細(xì)菌，如巨桿菌屬、紅螺菌屬等的胞漿顆粒中均發(fā)現(xiàn)有這種聚合物。PHB是由3-羥基丁酸通過酯鍵鏈接而成。PHB最早被美國農(nóng)業(yè)食品組織用作動物飼料，后來人們發(fā)現(xiàn)PHB具有壓電效應(yīng)，十分適合作為骨折固定材料，但由于單純PHB易碎、熱不穩(wěn)定、降解時(shí)間長、可塑性和機(jī)械性能差等缺點(diǎn)限制了它的廣泛應(yīng)用。 將聚羥戊酸(polyhydroxyvalerate,PHV)引入PHB主鏈，形成PHBV共聚物，由PHB和024%PHV組成，可改善PHB的上述缺點(diǎn)。PHBV可在較低的溫度下加工塑形

13、，防止了PHB的熱降解問題。PHBV通過微生物酶解和水解作用而發(fā)生降解，水解作用主要與環(huán)境酸堿度有關(guān)。Rivard等15用PHB/9%HV組成的PHBV共聚物制成三維立體泡沫用作軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞培養(yǎng)支架，細(xì)胞均勻分散在整個(gè)聚合物基質(zhì)中，呈良好的粘附、增殖狀態(tài)，并在培養(yǎng)21天時(shí)細(xì)胞生長達(dá)最大密度。但PHBV共聚物還存在機(jī)械性能差、骨結(jié)合力弱等問題。 1.3聚偶磷氮 Allcock最早通過聚二氯化偶磷氮與氨基酸酯反響制得含氨基酸酯取代基的聚有機(jī)偶磷氮poly(organo)phosphazenes。這種聚有機(jī)偶磷氮具有良好的生物相容性，降解產(chǎn)物無毒，逐漸被用作藥物控釋載體。聚有機(jī)偶磷氮降解是通過

14、氨基酸酯的水解，生成羧酸，再催化主鏈的裂解。因此通過調(diào)節(jié)水解不穩(wěn)定性的氨基酸酯取代基與主鏈的化學(xué)組成可以實(shí)現(xiàn)聚合物降解速度的調(diào)控。其完全水解產(chǎn)物對人體根本無毒害作用。 Laurencin等16將聚有機(jī)偶磷氮用作成骨細(xì)胞培養(yǎng)載體，發(fā)現(xiàn)取代基為乙基甘氨酸酯的聚有機(jī)偶磷氮，不僅有利于細(xì)胞的粘附生長，而且可提高聚合物的降解率。在此根底上，通過鹽析技術(shù)制成具有三維立體構(gòu)造的聚甲基苯氧基乙基甘氨酸偶磷氮，平均孔徑165m，分布均勻，孔隙之間相互交通。將成骨細(xì)胞種植于其上，培養(yǎng)第1天成骨細(xì)胞就從材料外表長入孔隙內(nèi)，并在21天的培養(yǎng)期中細(xì)胞以恒定速度增殖，呈現(xiàn)出良好的生物相容性。但其水解產(chǎn)物對人體可能產(chǎn)生一定

15、毒害作用。 1.4聚酸酐 !-empirenews.page-聚酸酐是由羧酸聚合而成。性質(zhì)活潑，遇水極不穩(wěn)定。脂肪簇聚酸酐在幾天內(nèi)完全降解，而芳香簇聚酸酐那么需幾年時(shí)間才能降解完全。綜合兩者的特點(diǎn)，通過調(diào)整主鏈中兩種單體的組成比例來調(diào)控材料的性能和降解速度。毒理學(xué)評價(jià)說明，聚酸酐的體內(nèi)生物相容性非常理想，被廣泛用于藥物控釋體系。 Attawia等17、18將酸酐和亞胺聚合成共聚物用作成骨細(xì)胞培養(yǎng)載體。其中亞胺成份由苯均四酸亞胺丙氨酸或偏苯三酸亞胺甘氨酸組成。酸酐成份由皮脂酸或1，6-二羧基苯氧乙烷組成。將共聚物制成圓盤狀，與成骨細(xì)胞株MC3T3-E1共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)24小時(shí)內(nèi)，酸酐單體在1，6-

16、二羧基苯氧己烷的共聚物培養(yǎng)體系中，細(xì)胞粘附良好，形態(tài)正常。而單體在皮脂酸的共聚物培養(yǎng)體系中，由于聚合物外表的快速降解，導(dǎo)致細(xì)胞不粘附。在此根底上，進(jìn)一步研究了在共聚物降解產(chǎn)物苯均四酸亞胺丙氨酸和苯均四酸存在的情況下，成骨細(xì)胞仍能維持特征性的多角形，在21天的培養(yǎng)期內(nèi)維持分泌骨鈣素的成骨細(xì)胞表型。這種亞胺酸酐共聚物對成骨細(xì)胞有良好的相容性，不影響表型表達(dá)，但其中的亞胺成份可能對細(xì)胞生長有影響。 2天然高分子聚合物 2.1膠原 膠原是動物體內(nèi)含量最豐富的蛋白，約占人體蛋白總量的30%以上，其中以ECM中膠原蛋白含量最高。膠原蛋白在體內(nèi)以膠原纖維的形式存在，其根本組成單位是原膠原分子，原膠原蛋白分子

17、經(jīng)多級聚合形成膠原纖維。膠原纖維與細(xì)胞外基質(zhì)中其他成份形成構(gòu)造與功能的復(fù)合體。膠原主要分五類，骨組織中為型膠原。膠原不僅為細(xì)胞提供支持保護(hù)作用，而且與細(xì)胞的粘附、生長、表型表達(dá)均有密切關(guān)系。 型膠原通過成骨細(xì)胞外表特異性受體1整合素亞單位與成骨細(xì)胞嚴(yán)密結(jié)合。Basle等19研究發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞系Saos-2在異種骨基質(zhì)中沿膠原纖維束粘附延展，用免疫組織化學(xué)技術(shù)觀察到膠原纖維外表通過1整合素亞單位與細(xì)胞外外表嚴(yán)密結(jié)合，當(dāng)抗1整合素亞單位抗體存在時(shí)，細(xì)胞堆積，無定向延展。另有研究說明型膠原與成骨細(xì)胞復(fù)合可提高成骨細(xì)胞的成骨能力，刺激多潛能間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞方向轉(zhuǎn)化，并促進(jìn)細(xì)胞表達(dá)堿性磷酸酶(alka

18、linephosphatase,ALP)、型膠原及骨橋蛋白(osteopontin,OPN)20。Green等21研究證實(shí)型膠原是通過增強(qiáng)成骨細(xì)胞的蛋白激酶C活性，增強(qiáng)成骨細(xì)胞合成蛋白能力，同時(shí)該酶還可活化Na+/H+交換系統(tǒng)，提高細(xì)胞質(zhì)中的pH值，促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖。 由于型膠原能促進(jìn)成骨細(xì)胞粘附、增殖和分化，增強(qiáng)其成骨能力。Mizuno等22將型膠原用作骨髓基質(zhì)細(xì)胞的培養(yǎng)基質(zhì)，發(fā)現(xiàn)骨髓基質(zhì)細(xì)胞可定向分化為成骨細(xì)胞，最終形成含骨髓成份的新生骨組織，成骨過程中無軟骨生成，而、型膠原上那么未見新骨生成。 型膠原由于含特定的細(xì)胞識別信號(如某些氨基酸序列)，利于成骨細(xì)胞粘附、增殖和分化，但其最大的缺

19、點(diǎn)是缺乏一定的機(jī)械強(qiáng)度，難以單獨(dú)用作成骨細(xì)胞培養(yǎng)基質(zhì)材料，可作為良好的材料包埋和添加劑。另外，還存在生理學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定和外來膠原引起的免疫反響等問題。 2.2纖維蛋白 纖維蛋白單體在凝血酶作用下可聚合成立體網(wǎng)狀構(gòu)造的纖維蛋白凝膠。聚合后的纖維蛋白凝膠可通過釋放轉(zhuǎn)化因子和血小板衍生生長因子等來促進(jìn)細(xì)胞粘附、增殖并分泌基質(zhì)，具有良好的生物相容性。另外，纖維蛋白凝膠可塑性強(qiáng)，通過降低凝血酶濃度的方法可延緩纖維蛋白聚合過程，為凝膠的塑形提供充分的時(shí)間。這種纖維蛋白凝膠來源于自身血液，防止了免疫原性問題，是較理想的細(xì)胞外基質(zhì)材料。Sims等14首次報(bào)道了用纖維蛋白凝膠復(fù)合軟骨細(xì)胞植入無胸腺小鼠皮下，12周

20、后新生軟骨組織為透明軟骨，氨基葡聚糖與軟骨濕重比接近正常軟骨。 !-empirenews.page-但是纖維蛋白凝膠也存在天然材料的共同缺點(diǎn)，如缺乏機(jī)械強(qiáng)度、大量獲取困難、降解時(shí)間難以控制等，故也難以單獨(dú)作為組織工程中成骨細(xì)胞種植基質(zhì)材料。 2.3甲殼素及其衍生物 甲殼素，亦稱甲殼質(zhì)、幾丁質(zhì)，是自然界中僅次于纖維素的天然多糖，廣泛存在于昆蟲、甲殼類動物外殼及真菌細(xì)胞壁中。經(jīng)脫乙?；错懽兂杉讱ぐ?，即殼聚糖。甲殼素一般不溶于水、堿和常規(guī)有機(jī)溶劑中。只溶于鹽酸等無機(jī)酸及甲醇、乙醇等。高度脫乙酰化甲殼胺可溶于水。甲殼胺分子中有許多胺基和羥基，容易進(jìn)展化學(xué)修飾和改性。這類天然多糖具有明顯堿性、良好的生

21、物相容性和生物可降解性。殼聚糖在體內(nèi)溶菌酶、甲殼酶的作用下水解成低聚糖。由于殼聚糖的體內(nèi)降解屬于酶解作用，故難于對它的降解速度進(jìn)展人為調(diào)控。降解產(chǎn)物為對人體無毒的N-乙酰氨基葡萄糖和氨基葡萄糖。降解過程中產(chǎn)生的低分子量甲殼素(胺)或其寡聚糖在體內(nèi)不積累，無免疫原性。 Klokkevold等23研究了殼聚糖對體外成骨細(xì)胞分化和骨形成的影響。他們?nèi)√ナ箫B蓋骨間充質(zhì)細(xì)胞按3.5105個(gè)/ml的細(xì)胞濃度種植于培養(yǎng)皿中，參加200ml濃度為2mg/ml的殼聚糖乙酸溶液共同培養(yǎng)14天，發(fā)現(xiàn)其成骨細(xì)胞克隆形成率為(6.21.2)個(gè)/皿，明顯高于未加殼聚糖的對照組顆粒形成率(3.60.6)個(gè)/培養(yǎng)皿，新生骨組

22、織的平均面積亦明顯高于對照組。使用結(jié)果說明，殼聚糖具有促進(jìn)前成骨細(xì)胞分化，加速骨形成的作用。倪斌等24用殼聚糖膜包繞骨缺上一頁1234下一頁 損斷端，認(rèn)為它對骨膜下骨痂的生長能起導(dǎo)向作用。 殼聚糖的生物相容性一般認(rèn)為是良好的，但這些評價(jià)大都是將殼聚糖制成膜材料、線材料和藥物載體的研究觀察到的。當(dāng)材料的幾何形狀變化時(shí)，通過蛋白質(zhì)和細(xì)胞在其外表觸發(fā)反響，可能損害與它接觸的細(xì)胞和組織。張建湘等25發(fā)現(xiàn)在殼聚糖釘周圍的炎癥反響較明顯，表現(xiàn)在釘周圍始終有以淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和異物巨噬細(xì)胞為主的炎癥反響存在，以及組織學(xué)上偶爾見到小膿腫形成。一般認(rèn)為中性粒細(xì)胞和小膿腫是非特異的異物排斥反響，而異物巨噬細(xì)胞

23、是可降解材料組織反響的免疫原性所致。殼聚糖釘周圍的明 顯炎癥反響也可能與正電荷密度增高有關(guān)，因此有人認(rèn)為殼聚糖不適合作為體內(nèi)埋植材料。 2.4藻酸鹽 藻酸鹽是從海藻中別離出的一類多糖，是由D-mannuronate和L-guluronate組成的共聚物，在二價(jià)離子如鈣離子存在時(shí)可通過離子交聯(lián)作用形成開放晶格的水凝膠。藻酸鈣水凝膠可塑性好，可預(yù)先制成各種形狀。其力學(xué)強(qiáng)度與鈣濃度和藻酸鹽濃度均有關(guān)。在鈣濃度高達(dá)500mmol/L或藻酸鹽濃度達(dá)4%時(shí)，對生物活性物質(zhì)的滲透擴(kuò)散仍無阻礙作用。藻酸鈣通過酶解作用分解，產(chǎn)物對人體無毒害作用。因此，藻酸鹽被用作傷口覆蓋材料、藥物載體和細(xì)胞培養(yǎng)載體等。 !-e

24、mpirenews.page-Paige等26采用藻酸鈣水凝膠復(fù)合軟骨細(xì)胞移植入小鼠皮下，產(chǎn)生新生軟骨獲得成功。這種藻酸鈣水凝膠為細(xì)胞提供三維生長空間，與PLA、PGA等聚合物相比，藻酸鈣水凝膠具有更好的親水性，營養(yǎng)物質(zhì)易于滲透等優(yōu)點(diǎn)。但藻酸鈣仍存在體內(nèi)難降解、組成成份不穩(wěn)定、不同成品純度不一等缺乏，且植入體內(nèi)后，隨著鈣離子的擴(kuò)散喪失，藻酸鈣難以維持其水凝膠樣構(gòu)造。 3骨組織工程細(xì)胞外基質(zhì)材料的開展方向 3.1增強(qiáng)材料對成骨細(xì)胞的粘附力 細(xì)胞與材料的相互作用是組織工程研究的主要領(lǐng)域，其中細(xì)胞與材料的粘附是根底，細(xì)胞必須與材料發(fā)生適當(dāng)?shù)恼掣?，才能進(jìn)展遷移、分化和增殖27。因此，新材料的開發(fā)和應(yīng)用

25、必須考慮是否有利于細(xì)胞粘附這一重要問題。 正常情況下，細(xì)胞與ECM的粘附主要通過特異性受體-整合素(Integrin)與ECM特異配體位點(diǎn)結(jié)合。Integrin是由、兩個(gè)亞基組成的跨膜受體，有14個(gè)亞基和8個(gè)亞基。成骨細(xì)胞表達(dá)1、2、3、4、5、v、6、1、3等亞基。51為纖維連接蛋白(fibronectin,FN)受體，識別FN的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp,RGD)序列28；21為型膠原受體，識別型膠原的1()鏈的天冬氨酸-甘氨酸-谷氨酸-丙氨酸(Asp-Gly-Glu-Ala,DGEA)序列29。Integrin一方面介導(dǎo)細(xì)胞與ECM和細(xì)胞-細(xì)胞間的粘附；另一方面激活

26、信號傳導(dǎo)通路，聯(lián)系細(xì)胞外微環(huán)境與細(xì)胞內(nèi)代謝活動，對細(xì)胞生長、代謝起重要作用。 因此，采取預(yù)襯或溶劑鏈接的方法，將FN、膠原或RGD、DGEA等促細(xì)胞粘附短肽引入基質(zhì)材料的外表或整體，將促進(jìn)細(xì)胞粘附、增強(qiáng)生長代謝。Garcia等30將FN預(yù)襯于生物活性玻璃外表，可顯著增強(qiáng)其對成骨細(xì)胞的粘附力，并與FN的外表密度呈正相關(guān)，成骨細(xì)胞的粘附是由FN的RGD位點(diǎn)介導(dǎo)，用FN抗體或與FN競爭的短肽RGD可抑制成骨細(xì)胞的粘附。 但FN或膠原除粘附成骨細(xì)胞外，對其他多種細(xì)胞都有粘附力。骨組織工程用基質(zhì)材料最好能對種子細(xì)胞具有特異性吸附作用，盡量減少非種子細(xì)胞的粘附。Dee等31發(fā)現(xiàn)，賴氨酸-精氨酸-絲氨酸-精氨酸組成的短肽(Lys-Arg-Ser-Arg)可選擇性增強(qiáng)硫酸乙酰肝素介導(dǎo)的成骨細(xì)胞粘附機(jī)制，這種粘附作用不同于Integrin介導(dǎo)的細(xì)胞粘附機(jī)制，具有成骨細(xì)胞特異性粘附作用。用這種短肽包埋的基質(zhì)材料可顯著提高成骨細(xì)胞粘附率，減少內(nèi)皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞的粘附。是一種良好的骨組織工程基質(zhì)材料包埋劑。 對于多種組織組成的復(fù)雜器官的組織工程再造，細(xì)胞的特異性吸附那么更具有應(yīng)用意義。在基質(zhì)材料的不同空間引入不同的細(xì)胞粘附序列，引導(dǎo)不同組織細(xì)胞在特定位置生長，可望再造多組織復(fù)雜器官。 3.2通過材料給予細(xì)胞應(yīng)力刺激