皮肤组织工程

皮肤是人体最大的组织，是机体与外界环境接触的屏障，具有保护、分泌、代谢和感觉等重要功能。组织工程皮肤作为一种全新的人工皮肤，已获美国FDA批准试用于临床，而近年来干细胞研究和转基因技术的发展又极大地促进了皮肤组织工程深入研究。

采用组织工程学技术，将有生物活性的细胞接种在支架材料上形成的组织工程化皮肤，具有真皮质或同时具有表皮质和真皮质，是一种活性生物敷料，是真正的人工皮肤。理想的组织工程化皮肤应具备的特征包括：①良好的屏障功能（防止体液丢失、阻止细菌入侵）；②容易获取、储备、完全“商品化”；③无抗原性，可在创面持久存在；④一定的柔韧度，随人体的生长而延长；⑤应用方便。迄今为止，任何生物敷料都只能暂时性覆盖创面，大部分只达到了真皮重建，没有达到真正的皮肤重建，尤其是皮肤附件的重建。

（一）种子细胞

以3T3细胞作为滋养层连续培养人类表皮角朊细胞的技术，在1975年获得成功；1981年将2例体外培养的人自体表皮细胞膜片移植于烧伤肉芽创面上，见培养的表皮细胞膜片附着良好，4年后移植上皮仍存活。随后该技术不断完善，在处理大面积烧伤患者时至今仍是被全世界认可的治疗方案之一。但是该技术也存在缺陷：准备细胞膜片耗时长（至少3～4周）、移植物易收缩、不耐磨、易起疱等。有学者推测可能是因为表皮细胞属终末分化细胞，大量增殖后功能不足而产生不完整基膜结构、缺乏Ⅳ形胶原和锚着纤维。于是，诸多学者从以下两方面着手解决：①寻找有利于表皮细胞生长、分化的基质（如胶原、硫酸软骨素、透明质酸膜、壳聚糖膜、纤维蛋白胶及脱细胞真皮基质等），从而使其能良好生长并形成较完整的基膜结构；②寻找具有增殖潜力强、可塑性强的表皮干细胞。研究表明，表皮共有三种细胞：干细胞、祖细胞和终分化细胞。正常状态下，干细胞分裂慢，当遇到创伤或体外环境改变时，干细胞能被激活而进行迅速增殖，这种细胞在表皮修复中起主要作用，故选用干细胞移植时，可能达到永久性修复目的。还有学者认为，在适宜环境（体内）刺激下，具有多向分化潜能的表皮干细胞，可促进形成汗腺、毛发和毛囊等皮肤附属组织。

（二）支架材料

1.胶原材料 1980年，Yannas等将牛的胶原、氨基葡聚糖、硫酸软骨素共价交联后形成多孔状的海绵结构，再在其表面涂上一层薄的硅胶膜制成一种人工真皮替代物，将这种双层膜状物置放在创面上，能诱发成纤维细胞长入及再生血管。这种生物材料被较早的应用于组织皮肤的构建。

2.高分子合成材料 人工多聚材料中应用最为成熟的是聚羟基乙酸、聚乳酸、聚乳酸和聚羟基乙酸的共聚物、prolonic水凝胶等。这些材料具有低毒性、生物相容好、可自行降解等优点，且可制成三维立体结构，为细胞生长提供良好的内环境。

3.脱细胞真皮基质 这是近年来开发较多的组织工程类支架产品。尸体皮被用于皮肤缺损修复已有近百年的历史，但由于异体皮移植后免疫排斥和由此带来的感染、疾病传播危险，使这种方法未能被大多数人所接受。Gibson和Medawar研究中发现，对异体皮片的排斥主要是针对表皮与真皮中的细胞成分，而真皮中的胶原等几乎没有任何免疫排斥反应。1964年，用连续冻融法将真皮中的细胞成分杀死，然后将处理后的真皮覆盖到皮肤缺损处，结果证明这种真皮与创面结合良好，表皮细胞膜片亦成活。在此启发下，脱细胞真皮基质研究受到了许多学者的关注，脱细胞方法也越来越完善，保留了保持真皮质的正常结构，免疫组化染色表明基膜的主要成分---层粘连蛋白仍存在于脱细胞真皮基质表面。

（三）组织构建及产品应用

人工皮肤的研究近年来进展迅速，如Apligraft®和Dermagraft TM已经被美国FDA批准用于临床。组织工程皮肤体外构建包括三个方面：表皮膜片构建、人工真皮构建、双层复合皮构建。组织工程皮肤在临床上主要应用于烧伤、慢性溃疡、创伤皮肤缺损以及先天性皮肤软组织缺损等创面，取得了初步的临床疗效。但所有这些临床应用都局限在临时性生物敷料或真皮替代物水平，还未达到理想的皮肤移植替代水平。

1.Apligraf移植物 Apligraf（开始称graftskin）是第1个商品化的真正的组织工程产品，是既含表皮质又含真皮质的组织工程化皮肤，由Organogenesis公司生产，基本程序是成纤维细胞接种于牛胶原凝胶中形成细胞-胶原凝胶复合物，一周后再接种角质形成细胞，浸没培养4d，细胞融合成片，形成角质样组织，然后进行气液界面培养1～2周，即为产品Apligraf，美国FDA批准用于治疗静脉性溃疡和糖尿病性溃疡。

2.Dermagraft移植物 本产品是由Advanced Tissue Sciences公司生产的一种人工真皮，是将新生儿包皮成纤维细胞种植于聚乳酸和聚羟基乙酸共聚物纤维网中，培养14～17d，成纤维细胞大量增殖并分泌胶原、纤维粘连蛋白、蛋白聚糖、生长因子等，形成由成纤维细胞、细胞外基质和可降解生物材料构成的人工皮肤，美国FDA批准应用于临床治疗烧伤创面和皮肤慢性溃疡创面。