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组织工程皮肤

 

 皮肤作为人体最大的组织,是与外界环境接触的屏障,当由于外界损伤或疾病等因素造成皮肤缺损时,常常造成创面水分、电解质及蛋白质的丢失,开放的创面还增加了感染的概率。早期、有效地封闭创面可以减少上述并发症的发生,临床上常用的是凡士林纱布和断层/全厚皮片,其中自体断层皮片移植是公认的标准疗法。但是在大面积皮肤缺损患者,仍存在着供区不足及造成机体新的损伤等缺陷。因此,寻找一种理想的皮肤代用品一直是临床上一个急需解决的难题。
随着细胞生物学、材料学、生物化学、生物工程学、移植学的飞速发展,特别是近25年来,人们对表皮角质形成细胞的生物学特性、人工材料的加工与合成等有了更深入的认识,使在体外构建组织工程皮肤成为可能。组织工程化皮肤领域的研究一直是组织工程学的一个重点和热点,用组织工程技术构建的皮肤组织已有多种产品问世。考虑到皮肤的结构和功能特点,“理想”的组织工程化皮肤应具备以下特征:①能防止体液丢失;②有效阻止细菌入侵;③提供“现货供应”;④较长的储备时间;⑤无抗原性;⑥在创面持久存在;⑦一定的柔韧度;⑧容易获取,价格能为大多数人接受;⑨随儿童的生长而生长;⑩应用方便,一次手术即可完成。
组织工程化皮肤按照不同的标准可以分为:组织工程化表皮、组织工程化真皮和组织工程化复合皮肤;暂时性皮肤替代物、永久性皮肤替代物;生物性替代物和化学合成人工皮肤替代物等。

1 组织工程化表皮

  创面的再上皮化是创伤愈合的重要指标。表皮可以减少体液丢失及降低感染的发生率,临床上,愈合时间超过3周的烧伤创面形成增生性瘢痕的概率很高,这主要是由于缺少表皮细胞对成纤维细胞的有效调控。
重建表皮的方法很多,从表皮细胞悬液移植到包含分化完善表皮层的全厚皮片移植。虽然硅胶膜很早就被用作临时性的表皮替代物,但永久的生物性修复仍有赖于具备活性的表皮角质形成细胞。

2 组织工程化真皮

  真皮替代物在皮肤重建过程中具有重要作用,可增加创面愈合后的皮肤弹性、柔软性及机械耐磨性,减少瘢痕增生,控制痉挛,而且有些真皮替代物中存在的活性成纤维细胞可促进表皮生长分化,诱导基底膜形成。因此,皮肤组织工程学中的热点是再造真皮基质。真皮替代物可基本分为两大类,即天然真皮与人工合成真皮。
天然真皮替代物
天然真皮替代物具有完整的胶原三维结构,生物相容性好,在组织成分上与自体皮肤最接近,在皮肤重建中具有较高的应用价值。主要包括两类:去除表皮层的异体真皮和无细胞真皮。去除表皮层的异体真皮是将异体皮植入到创面后去除表皮层,再植入自体厚皮或体外培养的自体皮细胞膜片可重建皮肤。无细胞真皮指通过酶消化、高渗盐浸泡等去除异体(种)皮中的表皮层和真皮细胞成分,而保留正常的胶原三维结构及基质的真皮支架。研究结果表明,来源于猪皮的异种无细胞真皮可能具有更广泛的应用前景。
人工真皮替代物
人工真皮系采用各种材料制成的真皮基质,与天然替代物相比其组成成分及胶联物质可改变,以增加对胶原酶的耐受性,且可大量生产,长期贮存。人工真皮的开发亦成为皮肤组织学中的热点。目前,人工合成真皮主要采用胶原-氨基葡聚糖、胶原凝胶、聚羟基乙酸/聚乳酸网、尼龙网等作为真皮支架,结合成纤维细胞、表皮细胞培养成皮肤替代物,并初步试用于临床取得一定效果。
目前,已有五种商品化的人工真皮问世。
(1)Integra Artificial Skin:它的外层成分是聚硅氧烷,以防止水分的蒸发和感染,内层材料为从牛腱中分离的胶硫酸,以及从鲨鱼软骨中提取的软骨素-6 硫酸,这种人造皮肤起着临时性替代物功能,并且可以刺激毛细血管、成纤维细胞和巨噬细胞等逐渐从伤口向人造皮肤内生长。
(2)AlloDerm:是一种商品化的脱细胞真皮基质。
(3)Bilbrane:它是双层膜状物,外层是薄的硅胶膜,内层整合有大量的胶原颗粒,可以迅速与创面紧密贴附。长期以来在临床上被用作一种临时性敷料来覆盖大面积烧伤创面。
(4)Dermagraft-TM:将从新生儿包皮中获取的成纤维细胞接种于生物性可吸收的聚乳酸网架上,数日后,成纤维细胞大量增殖并分泌胶原、纤维连接蛋白、蛋白多糖、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真皮。
(5)Dermagraft-TC:将新生儿成纤维细胞接种于人工合成敷料Biobrane的胶原层,粘附、扩增,分泌基质,外层的硅胶膜发挥着表皮的屏障作用。它作为一种临时性敷料被应用于烧伤创面

3 组织工程化复合皮肤

  理想的创面覆盖物应为包含自体表皮与真皮的复合移植物,从而达到永久性修复创面的目的。目前最成熟的人工皮肤是Apligraf。它是一种包含异体上皮细胞和成纤维细胞的双层组织工程皮肤,其细胞成分均来源于新生儿包皮,经体外培养所得,移植后受体接受率达100%。移植后14天可见连续的基底膜形成,移植后28天,收缩率为39%,表皮细胞分化良好。

4 结语

  皮肤最为最先面市的组织工程化产品,有着极其巨大的社会和商业价值以及广阔的研
究和临床应用前景。现有的几种组织工程化皮肤虽然在治疗烧伤及慢性溃疡上取得了长足的进步,但无论在功能上还是在外形上仍有待于进一步改善。随着21世纪生命科学、材料科学以及诸多相关学科的飞速发展,在未来几年,构建出一种理想的组织工程化皮肤永久性替代物将不再仅仅是梦想。

 
 
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