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皮肤组织工程存在的问题及挑战

时间:2022-04-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:皮肤组织工程的最终目的是恢复创面创伤前的结构和功能特性。但是目前的皮肤组织工程技术还不能达成上述目标。有人设想用剔除了表达次要和主要组织相容性抗原基因的猪皮肤覆盖创面,然而异种蛋白可能诱导免疫反应。还有人设想用剔除次要和主要组织相容性抗原基因的非免疫性的同种异体角质形成细胞和成纤维细胞在体外重组皮肤,既可大量制备,又可立即用于烧伤患者早期切痂的创面。

虽然组织工程皮肤替代物的临床应用正在逐渐增多,但还不能取代自体皮肤移植修复皮肤缺损的金标准。目前面临的问题有整合性差、移植处边缘有瘢痕形成、完全缺乏毛囊皮脂腺等分化结构。

皮肤组织工程的最终目的是恢复创面创伤前的结构和功能特性。理想的组织工程化皮肤更应具备以下特征:①无抗原性、安全、不携带病毒;②容易获取,价格能为大多数患者接受;③储备时间长,能提供现货供应;④力学性能(韧性和机械耐力)好,应用方便;⑤有与正常皮肤相近似的组织结构,能防止体液丢失,有效阻止细菌入侵;⑥创面贴附性好,能促进血管生成,移植成活率高,能再生皮肤附属器和神经;⑦能以接近生理愈合的质量修复缺损创面,永久成活。

但是目前的皮肤组织工程技术还不能达成上述目标。自体来源细胞构建的组织工程皮肤,体外的制备过程周期较长,难以及时满足临床的需要;所培养的是成熟或比较成熟的细胞,其扩增次数、增殖能力有限;缺乏血管系统供给营养,表面的上皮容易坏死脱落,美容修复效果不满意;没有皮肤附件。另外,创面感染及移植之初表皮屏障不完全、缺乏血管和免疫成分等使得培养的移植物容易感染。而由于创面渗透不理想,全身使用抗生素不能发挥保护作用;外用传统的抗生素对培养的细胞有毒性并使细菌产生耐药性,容易并发严重感染和脓肿。对培养细胞无毒又能保护培养的皮肤移植物免遭感染的外用药正在研究探索中。

一步替代人表皮和真皮,并达到理想的接受率和令人满意的创面愈合效果,组织工程皮肤技术还有很多工作要做。因胶原海绵或聚乳酸网在接种细胞前都易消毒和贮存,似乎是移植前体外支持表皮重建最好的真皮基质。仍需解决的问题是必须花费3周时间培养足够数量的自体角质形成细胞和成纤维细胞以生产重组皮肤。使用同种异体细胞可克服培养所耽误的时间,但增加了免疫不相容性导致排斥反应的风险。有人设想用剔除了表达次要和主要组织相容性抗原基因的猪皮肤覆盖创面,然而异种蛋白可能诱导免疫反应。还有人设想用剔除次要和主要组织相容性抗原基因的非免疫性的同种异体角质形成细胞和成纤维细胞在体外重组皮肤,既可大量制备,又可立即用于烧伤患者早期切痂的创面。这些设想既需要大量的资金,还有赖于免疫学和分子生物学的进展。

胚胎或胎儿皮肤、MRL/MpJ小鼠耳朵可实现完全无瘢痕再生,对它们的研究证明,炎症反应对纤维化程度和瘢痕形成密切相关。因此,可以通过控制组织工程皮肤的炎症反应来减少瘢痕形成,改善移植后的美容效果。DNA微阵列和蛋白质组学技术的发展可能识别出参与无瘢痕再生的因子,再结合非病毒基因转染和干细胞技术及智能设计支架材料的进展,将这些成果与皮肤替代物结合,制造出智能基质材料,可能会实现组织工程皮肤的无瘢痕愈合。

目前的研究方向是:①最适于细胞生长基质的选择与开发,研制生物相容性、黏附性、血管化、柔韧性等良好的真皮支架材料。②种子细胞的研究:细胞因子(生长因子等)基因转染种子细胞、胚胎干细胞皮肤器官克隆、表皮干细胞体外或体内定向培植技术,建立既有增殖活力、又无免疫排斥的万能种子细胞库等。③表皮细胞与基质的相互作用。④同种异体Fb、表皮KC的应用与转归。⑤组织工程皮肤的有效保存方法等。

(朱堂友 伍津津)

参 考 文 献

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