组织工程TissueEngineering-PPT文档资料
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组织工程技术和进展PPT课件
组织工程：技术与进展
Tissue Engineering: Related Techniques And Progresses
上海医学院 细胞与遗传医学系
1
一、相关技术
• 细胞体外培养 • 细胞融合 • DNA和染色体介导的基因转移 • 干细胞分离与建立 • 转基因动物
2
（一）细胞体外培养
Applications of Rotary Cell Culture Research
20
三、DNA和染色体介导的基因转移
21
四、干细胞分离与建立
22
五、Байду номын сангаас基因动物
• 1974年，美国学者Jaenisch首次用显微镜注射法获得转基因小鼠。 • 1981年，美国科学家成功地将外源基因导入动物胚胎，创立了转
基因动物技术。1982年获得转基因小鼠。 • 1987年，世界上第一只商业化转基因绵羊在英国著名的罗斯林研
7
（二）细胞融合
生物受精过程的实质是父本与母本 的生殖细胞（配子）互相融合。这两个 配子在形成新的合子上各自作出了同样 贡献。关键过程是两个的细胞核相互融 合。
8
（二）细胞融合
细胞融合是把细胞成分如遗传物质 从一细胞迁移或者移动到另一种细胞， 两个不同细胞的内含物混合后，创造一 种含有两个融合伴侣的全部基因的杂种， 这样的杂种未必是稳定的或能活的。尤 其当细胞是来自两个不同物种的时候。
24
五、转基因动物
• 可以在动物基因组的特定位点引入所设计的基因突变， 模拟造成人类遗传性疾病的基因结构或数量异常；
• 可以通过对基因结构进行修饰，在动物发生、发育的 全过程研究体内基因的功能及其结构/ 功能的关系；
• 可以在动物基因组引入病毒基因组以模拟病毒性疾病 的发病过程；
Tissue Engineering: Related Techniques And Progresses
上海医学院 细胞与遗传医学系
1
一、相关技术
• 细胞体外培养 • 细胞融合 • DNA和染色体介导的基因转移 • 干细胞分离与建立 • 转基因动物
2
（一）细胞体外培养
Applications of Rotary Cell Culture Research
20
三、DNA和染色体介导的基因转移
21
四、干细胞分离与建立
22
五、Байду номын сангаас基因动物
• 1974年，美国学者Jaenisch首次用显微镜注射法获得转基因小鼠。 • 1981年，美国科学家成功地将外源基因导入动物胚胎，创立了转
基因动物技术。1982年获得转基因小鼠。 • 1987年，世界上第一只商业化转基因绵羊在英国著名的罗斯林研
7
（二）细胞融合
生物受精过程的实质是父本与母本 的生殖细胞（配子）互相融合。这两个 配子在形成新的合子上各自作出了同样 贡献。关键过程是两个的细胞核相互融 合。
8
（二）细胞融合
细胞融合是把细胞成分如遗传物质 从一细胞迁移或者移动到另一种细胞， 两个不同细胞的内含物混合后，创造一 种含有两个融合伴侣的全部基因的杂种， 这样的杂种未必是稳定的或能活的。尤 其当细胞是来自两个不同物种的时候。
24
五、转基因动物
• 可以在动物基因组的特定位点引入所设计的基因突变， 模拟造成人类遗传性疾病的基因结构或数量异常；
• 可以通过对基因结构进行修饰，在动物发生、发育的 全过程研究体内基因的功能及其结构/ 功能的关系；
• 可以在动物基因组引入病毒基因组以模拟病毒性疾病 的发病过程；
TissueEngineering组织工程幻灯片
切应力
流体切应力（flow shear stress）：主要指血流对血管壁
施加的力。
切应力对细胞骨架的影响：切应力作用于体外培养的内皮细
胞时，细胞骨架会发生改变，细胞膜内侧出现肌动蛋白纤维，细 胞内形成粗而长的应力纤维，并与膜附着。细胞变为长梭形，沿 着切应力方向排列。高血压引起血管内皮细胞中应力纤维增加。
微管可能是内皮细胞机械应力刺激作用的靶标，切应力通过它 改变内皮细胞的形态、影响细胞的黏附与迁移等功能，从而在血 管重建中发挥重要作用。
切应力对内皮细胞微管骨架重构的影响
对照
0.5h
3h
12h
张应力
张应力（tensile stress）：心脏搏动、肌肉收缩、肌腱和韧带
的拉伸、血管充盈时对血管壁的牵拉、呼吸对肺泡的牵张。 静态培养构建的组织工程化肌腱虽然有很好的组织学特性，但其抗拉 强度始终低于正常肌腱。可能缺乏足够的力学刺激。 张应力能够引起细胞骨架重排及细胞形态的变化。
细胞和组织绕水平轴建立 均质的液体悬浮轨道， 从而中和了大部分重力 效应，处于微重力状态。 细胞受到的剪切力很小。
应用：
该生物反应器已在骨髓间 充质干细胞、小牛软骨 细胞、大鼠心肌细胞。 肝细胞培养等方面取得 了进展。
美国宇航局（NASA）生命中心开发研制 旋转壁式生物反应器（rotating wall vessel bioreactor, RWVB）
组织工程的应用
组织工程皮肤
组织工程骨
组织工程血管
组织工程人造皮肤重要性
• 据介绍，遇到大面积严重烧伤的病人，如果其正 常皮肤所剩无几，缺乏自体皮源及时封闭创面， 常常引起创面及全身严重的感染等一系列并发症 ，有可能危机生命。因此，国际医学界一直试图 在体外制造一种皮肤代用品，用来更换人体损坏 的皮肤组织。
组织工程的基本原理
组织工程的基本原理
组织工程（tissue engineering）是一门新兴学科，它结合了细胞生物学和材料科学，旨在体外或体内构建组织或器官。
基本原理包括以下几个步骤：
1. 从机体获取少量的活体组织。
2. 使用特殊的酶或其他方法将细胞从组织中分离出来，并在体外进行培养扩增。
3. 将扩增的细胞与具有良好生物相容性、可降解性和可吸收的生物材料按一定比例混合，使细胞粘附在生物材料上形成细胞-材料复合物。
4. 将该复合物植入机体的组织或器官的病损部位。
5. 随着生物材料在体内逐渐被降解和吸收，植入的细胞在体内不断增殖并分泌细胞外基质，最终形成相应的组织或器官。
通过这些步骤，组织工程学提供了一种组织再生的技术手段，可以改变传统的“以创伤修复创伤”的治疗模式，迈入无创伤修复的新阶段。
生物材料支架所形成的三维结构为细胞获取营养、生长和代谢提供了一个良好的环境。
组织工程TissueEngineering资料讲解
a hard matrix of calcium/phosphorous Symbiotic relationship: cells creating ECM first, then
remodelling it and in turn being regulated by it.
Cells, Tissues and Organs
structure and function from unspecialized precursor cells.
Cells, Tissues and Organs
• Cell mechanics:
– Cell actions and responses Mechanical Chemical Electrical
• Cell biology:
– Cells
Fundamental unit and simplest form of life 75 trillion cells 200 different types of cells in a human 10-30 m
Cells, Tissues and Organs
secretions (digestive and respiratory tracts) A moist, serous membrane, lubricated by serous fluid that
derives from blood plasma (peritoneum, pleura, pericardium), lined by mesothelium The inner lining of the circulatory system, lubricated by blood or lymph, called endothelium
remodelling it and in turn being regulated by it.
Cells, Tissues and Organs
structure and function from unspecialized precursor cells.
Cells, Tissues and Organs
• Cell mechanics:
– Cell actions and responses Mechanical Chemical Electrical
• Cell biology:
– Cells
Fundamental unit and simplest form of life 75 trillion cells 200 different types of cells in a human 10-30 m
Cells, Tissues and Organs
secretions (digestive and respiratory tracts) A moist, serous membrane, lubricated by serous fluid that
derives from blood plasma (peritoneum, pleura, pericardium), lined by mesothelium The inner lining of the circulatory system, lubricated by blood or lymph, called endothelium
生命科学前沿-组织工程 PPT课件
• 细胞增殖速率、细胞存活期、细胞冻存与复苏、培 养细胞与体内生长细胞间的差异等
• 细胞生长与生存微环境的关系 • 功能细胞与支持细胞的相互关系 • 功能细胞与其支持物——ECM的关系 • 功能细胞的生长繁殖与三维空间的关系 • 功能细胞的生长繁殖与应力等物理因素的关系
2009.11.18
14
xiongyanfei
• 组织工程是近年来正在兴起的一门多学科交叉的边缘学科， 属于生物高技术范畴，它融合了细胞生物学、工程科学、 材料科学和外科学等多个学科，必将促进和带动相关高技 术领域的交叉、渗透和发展，并由此衍生出新的高技术产 业。
• 组织工程的概念一提出，就受到各国学者的广泛关注，目 前，美国已有相当数量的研究机构（包括NASA、DOE、 NIH等），许多相关大学（包括MIT、HMS、GIT、UCSD、 UMASTFFU）都参与了组织工程的研究。我国也掀起了一 股组织工程热，目前已在软骨、骨、肌腱、血管、皮肤、 角膜等领域取得了可喜的进展。
2009.11.18
23
xiongyanfei
• 基质细胞包括其他的疏松结缔组织细胞，在细 胞复合培养中充当“饲养”细胞的作用。基质 提供复合培养的支架，种植并生长于其中的基 质细胞分泌生长因子，以保证种子细胞增殖并 使细胞培养长期维持。
织类型广泛，理论上讲它能分化为所有的间充质组
织类型，如：软骨、脂肪、肌肉及肌腱等。
• 目前用于分离MSC的方法主要有：密度法三种。
2009.11.18
10
xiongyanfei
3.1.3 内皮细胞：
• 内皮细胞应用于组织工程构建，在技术上经历了三 个发展阶段：静脉内皮细胞单期种植；微血管内皮 细胞单期种植；自体内皮细胞扩增培养种植。 Munerett等对动脉和毛细血管系统来源的内皮 细胞进行了研究，发现主动脉内皮细胞所形成的毛 细血管结构比其他两种细胞形成的结构更稳定持久， 更适合成为组织工程种子细胞来源，但是主动脉组 织在临床难以获取，最终应用存在一定问题。
• 细胞生长与生存微环境的关系 • 功能细胞与支持细胞的相互关系 • 功能细胞与其支持物——ECM的关系 • 功能细胞的生长繁殖与三维空间的关系 • 功能细胞的生长繁殖与应力等物理因素的关系
2009.11.18
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xiongyanfei
• 组织工程是近年来正在兴起的一门多学科交叉的边缘学科， 属于生物高技术范畴，它融合了细胞生物学、工程科学、 材料科学和外科学等多个学科，必将促进和带动相关高技 术领域的交叉、渗透和发展，并由此衍生出新的高技术产 业。
• 组织工程的概念一提出，就受到各国学者的广泛关注，目 前，美国已有相当数量的研究机构（包括NASA、DOE、 NIH等），许多相关大学（包括MIT、HMS、GIT、UCSD、 UMASTFFU）都参与了组织工程的研究。我国也掀起了一 股组织工程热，目前已在软骨、骨、肌腱、血管、皮肤、 角膜等领域取得了可喜的进展。
2009.11.18
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xiongyanfei
• 基质细胞包括其他的疏松结缔组织细胞，在细 胞复合培养中充当“饲养”细胞的作用。基质 提供复合培养的支架，种植并生长于其中的基 质细胞分泌生长因子，以保证种子细胞增殖并 使细胞培养长期维持。
织类型广泛，理论上讲它能分化为所有的间充质组
织类型，如：软骨、脂肪、肌肉及肌腱等。
• 目前用于分离MSC的方法主要有：密度法三种。
2009.11.18
10
xiongyanfei
3.1.3 内皮细胞：
• 内皮细胞应用于组织工程构建，在技术上经历了三 个发展阶段：静脉内皮细胞单期种植；微血管内皮 细胞单期种植；自体内皮细胞扩增培养种植。 Munerett等对动脉和毛细血管系统来源的内皮 细胞进行了研究，发现主动脉内皮细胞所形成的毛 细血管结构比其他两种细胞形成的结构更稳定持久， 更适合成为组织工程种子细胞来源，但是主动脉组 织在临床难以获取，最终应用存在一定问题。
组织工程
想象一下骨折无法愈合，可能面对一辈子 的疼痛与行动不便，骨科医师在骨折缺损 处，填上一种含生长因子的接合剂，结果 骨折处神奇地愈合了。 肝脏病人需要新的肝，医生不需烦恼移植 肝脏来源的取得，直接植入病人自己的干 细胞进行修补，就能恢复正常的肝功能。 这些场景都已不再是科幻电影中的虚拟情 节，借着组织工程，人体组织与器官的病 变与缺损，都可以像汽车进保养厂般换上 新的零件，而恢复正常的功能。
答案是四个字
提示一：时代杂志于2000年将其列为二十 一世纪十大热门工作的榜首； 提示二：哪吒； 提示三：壁虎； 提示四：预定器官 提示五：再生医学
1
组织工程
Tissue Engineering
二十一世纪最热门的工作
2000年美国《时代》周刊的封面文章 大胆预测了２１世纪的十大热门职业和十 个走向没落的职业。新职业中充满了“转 基因”、“虚拟现实”和“人工智能”等 ２１世纪流行语 ,而“首席执行官”等 “工作岗位”则将被打入冷宫。十大热门 职业中 ,名列第一的是身体组织工程师。 随着人造皮肤在市场上出现 ,人造软骨预 计不久也将问世。身体组织工程师则将利 用这些制造人的肺、心和肾脏。
17
组织工程基本概念
应用工程学和生命科学的原理与方法, 将在体外培养、扩增的功能相关的活细胞种 植于多孔支架上,细胞在支架上增殖、分化, 构建生物替代物,然后将之移植到组织病损 部位,达到修复、维持或改善损伤组织功能 一门科学。 组织工程的产品在增强患者生活质量 的同时必须能提供终身治疗并能极大地减少 住院和药物治疗的费用。
11
若小耳症的病人想要重建缺陷的耳朵，这时 可以用可分解材料加工做成这位病人正常耳 朵的样子（就是耳朵「支架」），然后在病 人的耳朵上挖个几乎看不见的小伤口，取出 一点耳朵软骨细胞，在体外复制大量的软骨 细胞做为种子，再播种回到耳朵「支架」中。 种到耳朵「支架」中的软骨细胞若在体外有 合适的环境，经过一段时间（例如一、两个 月）就会长出真正的耳朵软骨，这时再把长 出来的再生组织移回到病人的身上。
组织工程 Tissue engineering
• Immunoprotection • Mass transfal
–Provides immunoprotection for cells and host –Mass transfer characteristics crucial
Tissue Engineering is Multidisciplinary
…Tissue Engineering involves the recapitulation of the steps undergone in embryological development, this field can be considered a form of applied developmental biology where the
material is the crucial agonist of tissue Mike Sefton, http://www.utoronto.ca/IBBME/research/tissue.htm behaviour.
The Materials Science connection: Scaffolds
Structure of the Skin
Stratum corneum: Epidermis: 100 µm thick 10 - 20 µm thick
Dermis
/cwjournal/798/role_of_ceramides_in_the_barrier.htm
Materials for hard tissue
• Ceramics
–Alumina (Al2O3 ) –Hydroxyapetite (calcium phosphate) –Bioactive Glasses
–Provides immunoprotection for cells and host –Mass transfer characteristics crucial
Tissue Engineering is Multidisciplinary
…Tissue Engineering involves the recapitulation of the steps undergone in embryological development, this field can be considered a form of applied developmental biology where the
material is the crucial agonist of tissue Mike Sefton, http://www.utoronto.ca/IBBME/research/tissue.htm behaviour.
The Materials Science connection: Scaffolds
Structure of the Skin
Stratum corneum: Epidermis: 100 µm thick 10 - 20 µm thick
Dermis
/cwjournal/798/role_of_ceramides_in_the_barrier.htm
Materials for hard tissue
• Ceramics
–Alumina (Al2O3 ) –Hydroxyapetite (calcium phosphate) –Bioactive Glasses
组织工程精品PPT课件
11
关于组织工程
工程师：研究人体组织的力学特性，然后利用这些特 殊性质设计一个有限元的数学模型，预测组织器官如 何随年龄及其它条件变化。 外科医生：寻找一类新的生物大分子或细胞表型，通 过外科手术植入到组织损伤部位，使不能自然愈合的 损伤再生或加速其愈合过程。 分子生物学家：通过对人类基因组计划的研究或其它 途径，了解人类的全部基因信息，并找出那些控制组 织形成和再生的基因序列，然后将其引入到原代细胞 ，进而形成可以制造组织的细胞系。
核心：建立由细胞和生物材料构成的三维复合体
14
尝试人造耳
中国青年学者曹谊林教授于1996年在世界 上第一个成功地在裸鼠背上培养制成了人 形耳廓软骨支架，因而获得美国整形外科 最高荣誉巴莱脱勃朗奖 。
15
组织工程的科学目标
在细胞水平和分子水平构建具有生命力 的生物体，也即组织和器官的形成和 再生。
12
传说中的“组织工程学”
圣葛斯默和丹米安奇迹般地治愈了腿的移植。 ——Master of Los Balbases ，约在 1495 年。
“狗腿子”的故事
13
➢ 组织工程主要是致力于组织和器官的再生与形成， 利用生命科学和材料科学的进步，在一个模仿组 织与器官形状的材料中种入细胞，使细胞依照模 型来长成新的组织与器官，以供修复人体的组织 或器官缺损。
26Leabharlann 27组织工程 ——人类组织和器官的制造业
像更换汽车零 件一样更换人 体坏旧的器官
28
组织工程科学意义
不但可以从细胞水平和分子水平认识生命的 本质，而且能够从整体上优化生命的质量， 并把握生命的进程。同时组织工程研究理论 体系和研究方法不仅是针对哺乳类动物，而 且可拓展到植物上去，这对于促进农业、工 业和军事科学的发展都将有着不可估量的深 远意义。
关于组织工程
工程师：研究人体组织的力学特性，然后利用这些特 殊性质设计一个有限元的数学模型，预测组织器官如 何随年龄及其它条件变化。 外科医生：寻找一类新的生物大分子或细胞表型，通 过外科手术植入到组织损伤部位，使不能自然愈合的 损伤再生或加速其愈合过程。 分子生物学家：通过对人类基因组计划的研究或其它 途径，了解人类的全部基因信息，并找出那些控制组 织形成和再生的基因序列，然后将其引入到原代细胞 ，进而形成可以制造组织的细胞系。
核心：建立由细胞和生物材料构成的三维复合体
14
尝试人造耳
中国青年学者曹谊林教授于1996年在世界 上第一个成功地在裸鼠背上培养制成了人 形耳廓软骨支架，因而获得美国整形外科 最高荣誉巴莱脱勃朗奖 。
15
组织工程的科学目标
在细胞水平和分子水平构建具有生命力 的生物体，也即组织和器官的形成和 再生。
12
传说中的“组织工程学”
圣葛斯默和丹米安奇迹般地治愈了腿的移植。 ——Master of Los Balbases ，约在 1495 年。
“狗腿子”的故事
13
➢ 组织工程主要是致力于组织和器官的再生与形成， 利用生命科学和材料科学的进步，在一个模仿组 织与器官形状的材料中种入细胞，使细胞依照模 型来长成新的组织与器官，以供修复人体的组织 或器官缺损。
26Leabharlann 27组织工程 ——人类组织和器官的制造业
像更换汽车零 件一样更换人 体坏旧的器官
28
组织工程科学意义
不但可以从细胞水平和分子水平认识生命的 本质，而且能够从整体上优化生命的质量， 并把握生命的进程。同时组织工程研究理论 体系和研究方法不仅是针对哺乳类动物，而 且可拓展到植物上去，这对于促进农业、工 业和军事科学的发展都将有着不可估量的深 远意义。
组织工程简约版
组织工程目录▪一、组织工程研究内容▪二、组织工程支架材料（用于组织工程的新肽生物材料支架）▪三、组织工程面临的挑战概况▪组织工程(Tissue Engineering)是近年来正在兴起的一门新学科，属于生物高技术范畴▪定义：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科▪组织工程研究主要包括四个方面：种子细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以及组织工程的临床应用一、组织工程研究内容1.1组织工程的核心–建立细胞与生物材料的三维空间复合体，即具有生命力的活体组织，用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代1.2基本原理和方法–将体外培养扩增的正常组织细胞，吸附于一种生物相容性良好并可被机体吸收的生物材料上形成复合物，将细胞-生物材料复合物植入机体组织、器官的病损病分，细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形成新的在形态和功能方面与相应器官、组织相一致的组织，而达到修复创伤和重建功能的目的。
1.3组织工程研究包括以下四个方面–种子细胞研究–细胞外基质的研究–组织器官的构建–组织工程临床应用1.3.1种子细胞研究–种子细胞的培养是组织工程的基本要素，细胞主要来源于自体、同种异体、异种组织细胞等。
自体组织细胞应为首选•1．载体等技术用于细胞的快速增殖•2．干细胞工程•3．采用各种生长因子和端粒酶调节与延缓细胞的老化•4．采用各种方法（包括自身转化、化学、物理、病毒等方法）诱导细胞发生转化，使其倍增时间减少，永生化或生命期延长，也是一个努力方向1.3.2细胞外基质（ECM）的研究–ECM均质状态的基质（蛋白多糖、糖蛋白）和细丝状的胶原纤维–ECM是细胞附着的基本框架和代谢场所，其形态和功能直接影响所构成的组织形态和功能–理想的ECM应具有以下特点•①生物相容性好②有可吸收性③有可塑性•④表面化学特性和表面微结构利于细胞的粘附和生长⑤降解速率可根据不同细胞的组织再生速率而进行调整。
组织工程讲座
组织工程讲座
PPT文档演模板
2020/11/30
组织工程讲座
讲义提纲
• 组织工程学基本概况
• 组织工程血管研究
• 组织工程瓣膜研究
• 心肌细胞移植研究
PPT文档演模板
• 生物反应器
组织工程讲座
组织工程
组织工程学研究涉及到材料学、工程学、生物化学、 分子生物学、细胞生物学、临床医学、伦理学等多 学科交叉与结合
Langer and Vacanti, Science 260, 1993
PPT文档演模板
组织工程讲座
组织工程的定义
"The Age of 'Tissue Engineering' is upon us. As we are thrust toward a new millennium so too are our beliefs that the amalgamation of engineering and medicine will result in an explosion of knowledge that will enhance our understanding of developmental biology and culminate in a new era in medicine enabling us to restore lost tissue function."
• 在支架外套上Dacron 网, 再接种成纤维细胞 • 向管内注入ECs 悬液行旋转培养 • 建成了类似的肌性动脉
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组织工程讲座
以细胞膜片技术为基础的血管移植物
• 1998年L ′Heureux 分别用血管SMCs 和人 皮肤FB s进行培养
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2020/11/30
组织工程讲座
讲义提纲
• 组织工程学基本概况
• 组织工程血管研究
• 组织工程瓣膜研究
• 心肌细胞移植研究
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• 生物反应器
组织工程讲座
组织工程
组织工程学研究涉及到材料学、工程学、生物化学、 分子生物学、细胞生物学、临床医学、伦理学等多 学科交叉与结合
Langer and Vacanti, Science 260, 1993
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组织工程讲座
组织工程的定义
"The Age of 'Tissue Engineering' is upon us. As we are thrust toward a new millennium so too are our beliefs that the amalgamation of engineering and medicine will result in an explosion of knowledge that will enhance our understanding of developmental biology and culminate in a new era in medicine enabling us to restore lost tissue function."
• 在支架外套上Dacron 网, 再接种成纤维细胞 • 向管内注入ECs 悬液行旋转培养 • 建成了类似的肌性动脉
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组织工程讲座
以细胞膜片技术为基础的血管移植物
• 1998年L ′Heureux 分别用血管SMCs 和人 皮肤FB s进行培养
第六章组织工程的研究与进展113页PPT
利用细胞因子来促进种子细胞 的分化与增殖，虽是很有效的 技术手段，但要成功地运用自 如尚有相当多的问题需要研究 加以解决。
４.培养的生物环境
目前许多研究者强调组织工程 中细胞培养与扩增，应当是三 维，因此推崇采用微重力效应 下，细胞与组织三维培养技术。
我们应当看到人体的细胞的种 类是非常多的，不同组织与器 官所在的生理环境（包括力学 环境）千差万别。因此，在某 些特定环境中应用的组织只有 在特定的环境条件下培养才能 符合临床应用的要求。
（３）抗压强度差。大多数ＰＬＡ与 ＰＧＡ无纺布支架均有抗压强度差的 问题。除了上述介绍的脂肪族聚酯可 降解高分子材料及其复合物外，文献 中还报道采用聚偶磷氮 （Polyphosphazenes）、聚原酸 酯（Polyorthoesters,POE)、聚 氨基酸 （PolyaminoAcid)|bctisgxjrnpv sgxj(Polyesterurethane)等。
（１）亲水性差，细胞粘附、 生长增殖受阻。如：ＰＬＡ包 埋的ＰＧＡ无纺纤维支架由于 亲水性差，细胞吸附力弱，满 足不了组织工程研究的要求。
（２）引起无菌性炎症。ＰＬ Ａ与ＰＧＡ在临床应用中发现 约有８％左右患者出现非特异 性无菌性炎症。平均分子量低 于２万时发病率增长，使用高 分子量的ＰＬＡ只能迟缓而不 能消除此种并发症的发生。
动物细胞是存量充足的可靠细 胞来源之一，但动物细胞在人 体内会引起免疫排斥反应导致 安全性的问题。
采用转基因等生物技术可使动 物携有人类的基因以减少甚至 避免免疫排斥反应。但更严峻 的问题是动物体内的一些病毒 会导致人类的一些新的疾患的 产生。
有一些国家政府就明令禁止实 施异种植入人体。实际上，对 科学家来说重要的是要解决防 止动物病毒传染人类的问题， 一旦异种细胞植入的安全性问 题获得解决，相信这些国家政 府的禁令亦会逐步取消。但目 前尚有较大的难度。
神经组织工程 PPT课件
骨髓
例
NTCSCs
神
经
组
脱细胞支架：
织
使用的脱细胞支架为犬神经的脱细胞支架，
工
其使用化学消化剂处理后，有效清除神经干内
程
携带的主要组织相容性抗原复合物的细胞及髓 鞘, 降低其免疫原性而不出现排斥反应, 且处
应
理后的神经基膜管保留了由糖蛋白组成的雪旺 细胞基底板层,具有与自体神经移植物近似的
用
引导神经再生的功能。H-E染色表明该支架已
织
管、聚氨酯等。
工
目前研究和使用的多为胶原和聚乳酸的杂化 材料。
程
如：胶原蛋白-硫酸肝素神经生物支架材料
简
介
神 经
神经营养素家族
组
1、CNTF：睫状神经营养因子
织
2、GDNF：胶质细胞源神经营养因子
工
3、NGF：神经生长因子（BDNF：脑源性神经 生长因子）
程 简
4、NT-3：神经营养素3（NT-4/5、NT-6） 5、MDNF：巨噬细胞源性神经生长因子 6、SDNF：纹状体源性神经生长因子
应
神经损伤中具有广阔的应用前景。
用
实
例
神
经
组
织
工 程
羊膜(包括羊膜基底膜和羊膜上皮细 胞)可以提供宿主神经元生长的特定环境,
应 用
阻止胶质疤痕形成,促进神经元轴突再生 发芽,引导再生神经纤维向失神经靶器官 生长,其中羊膜上皮细胞不仅有合成释放
实
神经递质的神经生物学功能,还可以分泌
例
神经营养因子及其他生物活性物质 。
织
质瘢痕。大多数再生的轴突支不能通过此胶质 瘢痕。
简
但近年来发现，一些单胺能纤维越过中枢
组织工程课程简介
组织工程课程介绍
课程代码：81153000
课程名称：组织工程
英文名称：Tissue Engineering
学分：2 开课学期：第十学期
授课对象：生物科学、生物技术专业本科生先修课程：细胞生物学
课程主任：金艳梅、讲师、博士
课程简介
组织工程是近年来正在兴起的一门新兴学科，是继细胞生物学和分子生物学之后，生命科学发展史上的又一新的里程碑，它标志着医学将走出器官移植的范畴，步入制造组织和器官的新时代。
通过本课程的学习，能够了解如何在体外通过特异的种子细胞，在特定的支架材料上构建组织及器官，从而达到对病损器官创伤修复和功能重建的目的。
本课程还介绍目前在临床应用较多的一些组织工程。
课程考核
课程最终成绩=平时成绩*30%+期末考试成绩*70%；
平时成绩由出勤和课程论文的完成情况决定；
期末考试采取开卷考试。
指定教材:
[1] 杨志明.《组织工程》.北京:化学工业出版社,2002年9月,第一版
.
参考书目；
[1] 鄂征.《医学组织工程技术与临床应用》.北京:北京出版社,2003年5月, 第一版
[2] 阮建明.《生物材料学》. 北京:科学出版社,2004年7月. 第一版
[3] 姚康德.《组织工程相关生物材料》.北京:化学工业出版社,2003年9月, 第一版
[4] 杨志明.《组织工程基础与临床》.成都:四川科学技术出版社,2004年4月, 第一版
[5] A.阿塔拉等.《组织工程方法》.北京:化学工业出版社,2006年5月,第一版。
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Cells, Tissues and Organs
• Basic tissues:
– Epithelium: Covers internal and external surfaces A protective barrier (skin epidermis) An absorptive surface (gut lining) A moist, mucous membrane, lubricated by glandular secretions (digestive and respiratory tracts) A moist, serous membrane, lubricated by serous fluid that derives from blood plasma (peritoneum, pleura, pericardium), lined by mesothelium The inner lining of the circulatory system, lubricated by blood or lymph, called endothelium
– Cells: – Extracellular matrix (ECM): A complex of cell secretions immobilised in spaces continuous with cells – Example of bone: Cells: osteoblasts, osteoclasts, osteocytes ECM: a composite fibrous network of collagen encased within a hard matrix of calcium/phosphorous Symbiotic relationship: cells creating ECM first, then remodelling it and in turn being regulated by it.
Cells, Tissues and Organs
• Extracellular matrix:
– – – – – – – Mechanical support for cell anchorage Determination of cell orientation Control of cell growth Maintenance of cell differentiation Scaffolding for orderly tissue renewal Establishment of tissue microenvironment Sequestration, storage, and presentation of soluble regulatory molecules
Hip Joint Replacement & Tissue Engineering
Low wear bearing couples
Conservative, minimally or less invasive
Cells, Tissues and Organs
• Biological tissues:
“Floating” proteins Integrins Specific receptor sites
Biomaterials Science, eds B D Ratner
Cells, Tissues and Organs
• Cell functions
Metabolism: producing energy, proteins, lipids, ... Adhesion: causing attachment among cells, and between cells/ECM for structural integrity Proliferation: cells replacing themselves Migration: from place to place Mechanical contraction: like the beating heart Signalling: communication within and among cells Differentiation: development of cells with specialized structure and function from unspecialized precursor cells.
J.Bevan, A Pictorial Handbook of Anatomy and Physiology, 2019
Cells, Tissues and Organs
• Cell anatomy
– Cell membrane A double layer of phospholipids Proteins:
Cells, Tissues and Organs
• Cell mechanics:
– – Cell actions and responses Mechanical Chemical Electrical …... Cell-cell and cell-matrix Initial recognition Physical adhesion Electrical/chemical communication Cytoskeletal reorganization Migration
Cellsቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Tissues and Organs
• Cell anatomy
– Small membrane (cell membrane) bound compartment – Nucleus (genetic inf.) – Mitochondria (energy) – Lysosomes (proteolytic enzymes) – Endoplasmic reticulum (protein synthesis and cellular transport) – Golgi apparatus (assembly) – Cytoplasm, containing cytoskeleton (cell movement, shape)
Cells, Tissues and Organs
• Cell biology:
– Cells
Fundamental unit and simplest form of life 75 trillion cells 200 different types of cells in a human 10-30 m