组织工程
组织工程概述
管状器官旳组织工程，如食道、气管、小肠、 肾脏、支气管等研究也进行了逐渐展开。
另外心瓣膜组织工程和血管组织工程旳研究 正处于开端旳阶段。
国外
组织工程旳提出和建立虽然只有10数年旳时间,但已 在国际上得到迅猛发展。在美国,组织工程研究开展 最早,进展较快。在80年代,美国首先由国家科学基金 组织资助建立了一系列组织工程试验室。1995年筹 建组织工程学会,并出版了正式刊物“组织工程学” 。美国集中了相当数量旳研究机构(涉及ＮＡＳＡ,Ｄ ＯＥ,ＮＩＨ)、大学(涉及ＭＩＴ,ＨＭＳ,ＧＩＴ,Ｕ ＣＳＤ等)企业(如Ｓａｎｄｏｚ,Ｏｒｇａｎｏｇｅ ｎｅｓｉｓ,Ａｄ ｖａｎｃｅｄ Ｔｉｓｓｕｅ等)。
1992年，Green将角质层细胞在一层3T3成纤 维细胞上进行培养，在无生物材料旳情况下， 细胞旳迅速增殖，取得人工皮肤（高级生物 敷料），用于烧伤旳治疗。
七、其他方面旳组织工程研究
实质性器官旳组织工程：此研究方面也取得 了很大旳发展，如肝脏、胰腺、胰岛等。尤 其是在胰岛组织工程研究中，采用内含胰岛 细胞旳微型胶囊进行体内植入试验，取得了 很好旳临床疗效，目前已出现了商品化。
组织工程
组织工程
一、组织工程研究概况 二、种子细胞 三、支架材料 四、生长因子 五、组织工程旳临床应用
组织工程一词最早是在1987年美国科学基金 会(ＮＳＦ)在华盛顿举行旳生物工程小组会上 提出。1988年,ＮＳＦ旳一种专门工作小组对 组织工程旳内涵作了如下界定:“应用工程科 学和生命科学旳原理和措施,认识哺乳动物正 常和病理组织与器官旳构造—功能关系,并开 发具有生物活性旳人工替代物,以恢复、维持 或改善组织、器官旳功能”
组织工程学概述
皮肤的解剖生理学
皮肤依构造可分为表皮、 真皮及皮下组织,如图所 示。
表皮最主要的成分是角化 细胞，它们由细胞桥粒形 成互相结合的重叠结构， 使得细胞与细胞互相粘连。
真皮的主要细胞是成纤维 细胞，产生和维持大部分 细胞外基质。
角质层 透明层
颗粒层 表皮
棘层 基底层
（生发层）
乳头层 网织层 真皮
3）生长因子 作用：
➢ 具有诱导和刺激细胞增殖，维持细胞存活等生物 效应的蛋白类物质；
➢ 促进细胞增殖，组织或血管的修复和再生。
✓ 在骨创伤早期，生长因子主要启成骨细胞活性， 促进成骨，后期作用逐渐减弱，但也参与骨的生 长调节。
✓ 髓基质中含有多种生长因子：骨形态发生蛋白 (BMP)、转化生长因子β、酸性成纤维生长因子、 类胰岛素生长因子Ⅰ和Ⅱ、血管内皮细胞生长因 子、肿瘤坏死因子和白细胞介素-1等。
胞粘附生长的生物支架(或细胞外基质)、用于促进组织再 生长因子和组织的相容性等问题。
2）利用组织工程方法生成活体替代组织或器
官常可使用
策略3
细胞分离
生物过程
微结构
策略1
体外培养扩增 种植到多孔支架 植入缺损部位
生物活性肽 多孔支架 策略2
培养6天
培养10天
PLA支架（灰色）+间充质干细胞（绿色）激光共聚焦显微镜照 片
1. 组织工程的概念
一）.提出
1984年华人学者冯元桢首次提出 组织工程的概念
Robert Langer教授和麻省理工大 学医学院的临床医生Joseph P Vcanti正式提出组织工程的概念
1987年，美国国家科学院基金会在 加利福尼亚的Lake Tahoe举行的专 家讨论会上明确了组织工程的定义
生物医学工程中的组织工程
生物医学工程中的组织工程组织工程是生物医学工程的重要领域之一，它利用生物材料、干细胞、细胞培养、分子生物学、低温保存等多学科知识和技术，为疾病治疗和生物再生提供有效手段。
组织工程的核心任务是建立生物组织的三维结构和功能，以实现组织活体修复和再生的目的。
在这个过程中，研究人员不仅需要探索分子信号和细胞准确介导和控制细胞功能的机制，也需要解决材料、工程和临床转化等方面的科学问题，从而推动组织工程的发展和进步。
一、组织工程的基础知识组织工程涉及到许多基础知识，其中细胞培养技术是组织工程研究的基石。
目前，细胞培养技术已经非常成熟，能够在体外培育大量的细胞，以备种植到体内或外。
在细胞培养的基础上，有机和无机材料成为了组织工程的另一个重要方面。
这些材料是为了模拟生物体内结构、组织和多功能，能够满足其成长和分化所需的环境而被开发设计出来的。
二、组织工程的应用组织工程应用的领域多种多样，涵盖了医学、生物工程、生物科学等多个领域，但其核心目的都是为了达到生物组织重建、修复或再生的目的。
其中，骨骼组织工程是最常见和成熟的研究领域之一。
骨骼组织工程涉及到设计和制备新的生物替代材料和移植中的细胞，以形成预期的组织。
此外，心脏、神经系统和软骨等领域的组织工程也在迅速发展。
三、组织工程的挑战和未来组织工程的发展面临着许多的挑战，主要包括材料和细胞的选择、预期组织的建构和功能修复、插入型器械、卫生法规和医疗保险等多个方面。
同时，组织工程的实际应用和转化也面临着困难，必须考虑研究和临床实验之间的差距、安全性和效益问题。
尽管组织工程仍处于发展阶段，但它有着广泛的未来应用前景，可以应用于许多疾病的治疗和生物再生的研究中。
结论组织工程的研究和应用有着广泛的前景和挑战。
随着生物医学和生物工程的发展，组织工程学的研究和临床应用将不断推进。
通过确立规范的安全性和效果评价体系，将能够更快地推广并逐渐取得人类健康事业的重大科研突破，实现生物再生和疾病治疗的目标。
简述组织工程三要素
简述组织工程三要素一、组织工程的概述组织工程是一种通过细胞、生物材料和生物化学因子的组合，构建人工组织或器官以替代或修复受损组织或器官的技术。
它是生物医学领域的一项重要研究方向，具有广阔的应用前景。
组织工程的三要素包括细胞、支架和生物因子，它们共同作用于组织工程的构建和发展。
二、细胞细胞是组织工程的基本单位，它们能够生长、分化和合成细胞外基质。
在组织工程中，细胞来源可以是体内自身的细胞，也可以是体外培养的细胞。
常用的细胞来源包括成人干细胞、胚胎干细胞和诱导多能干细胞等。
对于不同的组织和器官，选择合适的细胞类型至关重要。
细胞的生物活性和功能可以通过体外培养、基因工程等手段进行调控，以满足特定组织或器官的需求。
三、支架支架是组织工程中用来支撑和定向生长细胞的结构。
支架的选择对于组织工程的成功至关重要。
支架可以是生物材料，如合成聚合物、天然聚合物、金属等，也可以是生物材料与细胞外基质的复合物。
支架的物理和化学特性应与细胞相容，并具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性。
支架的形态和结构可以通过三维打印、电纺、模板法等方法进行制备，以实现组织工程的定向生长和形态重建。
四、生物因子生物因子是组织工程中用来调控细胞行为和组织发育的因子。
生物因子可以是细胞因子、生长因子、基质蛋白等，它们通过与细胞表面受体结合，触发一系列的信号转导通路，从而调控细胞的增殖、分化和功能表达。
生物因子的选择和调控可以通过基因工程、蛋白工程等手段进行，以实现对组织工程的精确控制和调节。
五、组织工程的应用组织工程的应用领域包括但不限于皮肤、骨骼、肌肉、心血管、神经等。
在皮肤组织工程中，通过细胞、支架和生物因子的组合，可以构建出具有生物活性和功能的人工皮肤，用于烧伤、创伤等皮肤缺损的修复。
在骨骼组织工程中，可利用细胞、支架和生物因子构建出具有生物力学特性的人工骨骼，用于骨折、骨缺损等骨骼组织的修复和再生。
在心血管组织工程中，可以通过组织工程技术构建出具有血管特性和功能的人工血管，用于心脏病和血管疾病的治疗。
组织工程
生物材料支架特点
1生物相容性好
2可以生物降解
多 聚 乳 酸 生 物 支 架
壳聚糖生物支架
组织工程的三个支柱：
细胞繁殖 和分化
生物支架 种子细胞
生物分子
三 组织工程应用
组织工程的研究涉及：
多种哺乳动物的几乎所有器官的不同组 织，包括皮肤、骨骼肌肉系统、消化系 统、泌尿系统、心脏血管系统、血液系 统、神经系统、角膜和内分泌腺等。
• 此外,日本的第一家组织培养风 险企业日本组织工程公司，从 2000年春季开始提供用于治疗烫 伤的培养皮肤。 • 该公司提供的培养皮肤是从患者 嘴里采取黏膜细胞进行无菌培养 出来的皮肤。
(六) 血管和软骨产品
• 2000年3月10日，Advanced Tissue Sciences公司宣布了促进心肌血管形成 产品的临床前实验数据。 • 该产品应用后14天即开始形成新的血管。 • 据悉，用来修复或取代受损的人体软骨 组织的工程产品---人工软骨也即将上市
(四) 心脏组织工程
• 中新网2006年6月8日电 澳洲科 学家昨天称，实验室研究员已 培植出跳动的心脏组织。 • 据香港大公报报道，过去，科 学家只能在实验室培植出平面 的器官组织，例如皮肤，但莫 里森称他们已能培植立体的组 织，还有望能培植出整个器官。
莫里森
• 他们通过显微外科手术把一根血管植入一个 特殊设计的心室里，然后把 干细胞放进去， 过段时间它们就长成各种组织。 • 该研究机构已用这种技术成功地培育出乳房 组织、 脂肪、肌肉以及产生胰岛素的胰腺 组织。 • 莫里森向记者播放了一段他的研究小组培育 的心脏组织的录像。他说： • “这些心脏细胞实际上正按照 • 它们自己的节奏跳动着。”
• 另外一种方法是，采用人工材料如钛合金 等进行修补，但这些材料与人体正常的骨 组织是截然不同的，有可能发生排异反应， 造成手术失败。 • 最重要的是其毫无生命力，在体内只能作 为填充物，无法有正常的生理功能。 • 特别对儿童患者，人工材料不会随着正常 骨组织一起发育。 • 新的组织工程治疗，只用5ml的骨髓，利用 自体的细胞形成新骨，达到真正意义上的 生理修复。”
组织工程名词解释
组织工程名词解释
组织工程是一种利用生物材料、细胞和生长因子等多种技术手段，构
建和修复人体组织的科学与技术领域。
其目的是通过模拟人体内环境，促进受损组织的再生和修复，从而恢复人体正常功能。
以下是组织工
程中常用的名词解释：
1. 生物材料：指用于构建组织工程支架或载体的材料，可以是天然或
合成的生物高分子材料，如胶原蛋白、明胶、聚乳酸等。
2. 细胞：指在组织工程中用于构建新组织或修复受损组织的基本单位，可以是来源于患者自身或捐赠者的干细胞、成纤维细胞等。
3. 生长因子：指在组织工程中用于促进新生血管形成、增加新生组织
数量和改善新生组织质量等作用的蛋白质分子。
4. 支架：指在组织工程中扮演支撑和引导新生组织发育方向的三维结构，可以是由生物材料制成或通过3D打印技术制造。
5. 组织再生：指在组织工程中通过使用生物材料、细胞和生长因子等
技术手段，促进受损组织的再生和修复。
6. 组织工程器官：指通过组织工程技术构建的具有特定功能的人工器官，如肝脏、心脏等。
7. 体外培养：指在实验室中利用培养基、生物材料、细胞和生长因子等技术手段，构建和培养新组织或器官。
8. 种植：指将组织工程构建好的新组织或器官种植到患者体内进行修复治疗。
生物工程的组织工程
生物工程的组织工程随着科技的不断进步和人们对生命科学的深入研究，生物工程领域逐渐崭露头角。
其中，组织工程作为生物工程的重要分支之一，着力于利用生物材料和细胞的生物学特性来构建和修复人体组织。
本文将探讨生物工程的组织工程在医学领域的应用和前景。
一、组织工程的概念和发展历程组织工程是一门将细胞、生物材料和生物学工程原理相结合的学科。
其基本原理是通过使用合适的支架材料、细胞和生物因子，以模仿、修复或替代受损组织的功能。
组织工程的发展经历了几个关键阶段：1.早期研究（20世纪50年代-80年代末）：该阶段主要关注修复创伤组织，并通过植入人造材料来帮助人体组织的再生。
然而，该方法的效果并不理想，往往会引发排异反应和其他并发症。
2.细胞培养（80年代末-90年代末）：在此阶段，研究人员开始将生物材料与培养的细胞结合使用。
这项技术的突破使得组织工程进入了一个新的阶段，细胞外基质的制备和细胞的生物功能成为关键研究内容。
3.支架材料的发展（21世纪初至今）：随着材料科学和生物学的进步，发展了一系列具有良好生物相容性和可降解性的生物材料。
这些支架材料不仅可以为细胞提供支撑，还可以释放生长因子和其他生物活性分子，促进组织再生。
二、组织工程在医学领域的应用1.皮肤组织工程：失去大面积皮肤的烧伤患者是组织工程应用的一个重要领域。
通过在生物支架上培养自体表皮细胞，可以制备出具有生物相容性和生物学活性的人工皮肤。
这种人工皮肤可以用于覆盖创面，促进伤口愈合。
2.骨组织工程：骨折和骨缺损是骨科领域常见的问题。
组织工程技术可以通过将生物陶瓷或生物可降解材料与细胞和生长因子相结合，促进骨组织再生。
这将为骨科手术提供更好的修复和再生方案。
3.软骨组织工程：软骨退行性疾病如骨性关节炎给患者的生活带来了很大的痛苦。
通过组织工程技术，可以培养自体软骨细胞并将其种植到受损软骨区域，修复和重建软骨组织，改善关节功能。
4.器官工程：器官移植一直是解决器官短缺问题的重要手段，然而供体器官的匮乏和排异反应限制了器官移植的发展。
组织工程及其研究进展
种子细胞
细胞是组织再生的关键
获得数量充足、不会引起机体免疫排斥反应且具有 再生活力的种子细胞是开展组织工程研究的前提和基 础。
用于组织工程的种子细胞必须具有形成新组织结 构的能力，主要来源于自体( autogenous) 、同种异体 ( allogenous) 或异种( xenogenous) ，在具体应用时各 有利弊。
2．人工的ECM
目前研究最多订有聚乳酸、聚羟基乙酸、两者的共聚物、 聚ρ-羟基丁酯；聚乳酸-已内酯的共聚物、聚原酸酯、聚 磷本酯、聚酸酐等。
这些材料的共同特点是：具有生物相容性及可塑性，在 体内可逐步分解为小分子如乳酸、羟基乙酸等，目前研 究主要集中于人工材料的改性、复合某些生长因子等。 尽管这些聚合物植入体内会出现或多或少炎症反应，但 有望通过进一步的纯化而减弱或消失。
组织工程及研究进展
主要内容
1.组织工程的简介 2.组织工程的研究背景 3.组织工程的研究内容 4.组织工程存在的问题
1.简介
组织工程是近年来正在兴起的一门新学科，属于 生物高技术范畴。
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。
除干细胞外，其他细胞也可以作为组织工程种子细胞， 如: 内皮细胞、上皮细胞、成纤维细胞、骨细胞、成骨细胞、 角质细胞、前脂肪细胞、脂肪细胞、肌腱细胞等。
种子细胞的要求
采用非侵入手段或微创手段即可获得； 分裂增殖能力强； 功能旺盛； 无免疫排斥反应； 能连续传代，并且传代培养后不发生形态、功能以 及遗传物质的改变。
组织工程和再生医学的研究进展
组织工程和再生医学的研究进展随着科技水平的不断提高，组织工程和再生医学这两个领域得到了越来越多的关注。
组织工程是一种将细胞、生物材料和生物因素结合起来构建和修复组织和器官的技术，而再生医学则是利用细胞、干细胞、生长因子等生物技术，促进组织和器官再生和修复的学科。
这两个领域的研究一直在不断取得新的进展，本文将着重介绍其中的一些重要成果。
一、组织工程组织工程的目标是将体外培养的细胞和组织移植到患者身体中，以实现组织修复和再生。
它可以被看作是一种从底层开始构建组织和器官的技术。
在组织工程领域里，最主要的问题是如何培养出足够多、质量高的细胞，并且如何将它们组织成成型的组织和器官。
在细胞方面，目前主流的方法有两种：一种是从患者自身的组织中提取干细胞，然后将其培养成所需要的特定类型的细胞，这被称为自体干细胞；另一种则是利用外源性细胞，如 iPSC (induced pluripotent stem cells) 或由别人的器官或细胞中提取的干细胞，这被称为异体干细胞。
关于这两种类型的干细胞，目前存在的问题之一是这些细胞的来源并不稳定，且存在一定的安全隐患。
在组织方面，有一些实际可行的方法是应用生物材料、生物因素或是利用 3D 模型来构建组织或器官。
生物材料一般是一种支架，它可以提供结构性支持，同时也有利于细胞的增殖和扩散。
生物因素可以刺激细胞的分化和特化，从而分化出所需要的细胞。
3D模型则可以提供更真实的结构和特征，使得组织和器官的构建更加精确和规范。
总的来说，组织工程的研究还面临着一些技术挑战，比如如何提高细胞培养的效率和质量，如何改进材料支架的生物相容性和实用性等等。
但是，我们可以预见的是，随着技术的不断进步，这些问题将会得到解决，组织工程的应用前景也将更加广阔。
二、再生医学再生医学的目标是利用生物技术来促进组织和器官的再生和修复。
与组织工程不同的是，再生医学更多地关注如何让人体自身的能力来实现组织修复。
简述组织工程的概念和原理
简述组织工程的概念和原理组织工程（Tissue Engineering）是一门跨学科的研究领域，它综合了生物学、工程学和医学的知识，旨在利用生物材料和细胞技术，重建和修复人体组织和器官。
组织工程的目标是开发出可用于替代或修复受损组织和器官的可行方法和治疗手段。
组织工程的发展可以追溯到20世纪50年代，当时的研究主要集中在人工皮肤和骨骼修复方面。
随着细胞生物学和生物材料的发展，组织工程领域逐渐扩展，并且取得了很多重要的突破。
依靠组织工程技术，科学家们已经成功地培养出了许多人体组织和器官，如皮肤、骨骼、血管、肌肉、肝脏、心脏等，这些成果为治疗疾病和创伤提供了新的治疗选择。
组织工程的原理主要基于三个关键元素：细胞、生物材料和生物环境。
首先，组织工程需要合适的细胞来源，可以是干细胞、成体细胞或细胞系。
这些细胞可以通过体外培养获得，并且需要具备一定的增殖和分化能力，以保证在体内的生长和发育。
其次，组织工程需要选择合适的生物材料作为基质，用于支持细胞的黏附、增殖和分化。
常用的生物材料包括合成聚合物、天然聚合物、金属和陶瓷等，这些材料需要具备良好的生物相容性和力学性能。
最后，生物环境是组织工程的重要条件之一，包括物理环境、生化环境和生理环境。
这些环境因素可以通过合适的培养条件和生长因子来调控，以保证细胞能够正常生长和分化。
组织工程的主要方法包括三个关键步骤：细胞种植、生长因子激活和组织构建。
首先，细胞种植是组织工程的基础，这一步骤通常通过体外培养的方式进行。
细胞可以通过层析、悬浮培养、凝胶培养等方式种植到生物材料的表面或内部，以实现细胞的附着和增殖。
其次，生长因子激活是组织工程的重要环节，生长因子可以通过植入或体内注射的方式引导细胞的分化和功能重建。
常用的生长因子包括成纤维细胞生长因子、血小板源性生长因子、骨形成蛋白等。
最后，组织构建是组织工程的核心过程，它通过细胞的自组装或支架材料的构建，实现新的组织和器官的形成。
生物医学中的组织工程与再生医学
生物医学中的组织工程与再生医学随着科技的不断进步，人们对于生命和健康的追求也越来越高。
生物医学是一门涵盖了生物学、医学、工程学等多个学科的交叉领域，其目的在于通过有效的手段来解决人类健康问题。
组织工程和再生医学是生物医学领域内的两个重要分支，其研究方向在于通过生物学和工程学的理论和实践技术，来对于疾病、损伤以及其他相关问题做出有效的治疗和诊断。
1. 组织工程组织工程指的是一种能够利用生物学、工程学和药理学等多种学科手段，来重建或修复人体组织的技术。
此类技术的核心在于借助人造材料、细胞以及其他生物学工程手段，来重建受损或缺失的组织结构和功能。
结构复杂的组织工程器械已经得到了广泛的研究，包括关节软骨、心肌、神经组织、肝脏、肾脏、血管等组织。
组织工程学的目标在于在受损组织的原位置上实现新陈代谢，并且保持由受损区域实现的正常组织结构。
组织工程技术的核心在于能够从患者的体内收取一定的细胞并培养它们，然后在细胞和载体之间进行整合，使得这些细胞能够在载体中生长和发展。
这些生长和发展的细胞被贴在加工的人造载体上，将组成一种有机化的构造，模拟自然医学中的真实组织。
随后，组织被植入到患者体内，而这种组织具有相同的特征和结构，从而和周围组织一起正常运作。
目前，组织工程方面已经取得了一些令人瞩目的成果。
比如说，在临床实践中，有人利用肝细胞组织工程技术来治疗肝病，从而达到肝化学和生理功能的有效恢复。
而通过生物打印技术，科学家们也已经成功地构建了植入人体的生物材料，该材料能够被人体器官所吸收，并且能够实现自活性。
重建关节并代替人工关节的新型人工软骨也在研发中。
2. 再生医学再生医学是一种能够利用生物、医学、工程学和基础科学等领域中所涉及到的理论和实践技术，来重建、修复、替代人体组织和器官的技术。
与组织工程类似，再生医学的另一个目标是传统医学难以实现的重建功能，而重建器官和组织的能力可以通过对再生医学科技的创新和发展而实现。
组织工程和再生医学的发展和应用
组织工程和再生医学的发展和应用随着科学技术的不断发展和进步，医学领域也在发生着翻天覆地的变化。
其中比较具有代表性的就是组织工程和再生医学的发展与应用。
本文将重点介绍这两个领域的概念、历史、发展现状以及未来的应用前景。
一、组织工程组织工程是一种新型的医学技术，主要是利用化学合成技术和细胞培养技术，结合生物材料等多种手段，将细胞和生物材料进行合成，形成新的人工组织或器官，用于治疗或改善某些疾病或损伤。
组织工程的历史可以追溯到20世纪80年代初期，当时的研究主要是在体外培养动物细胞和组织，并尝试用它们修复人类组织和器官。
随着技术的不断进步和成果的逐渐显现，组织工程已然成为医学领域研究的热点之一。
在组织工程领域，人们主要研究如何将细胞、信号分子和生物材料整合起来形成组织。
在这个过程中，研究人员需要考虑到细胞、材料之间的相互作用，同时需要保证组织的可替代性和长期的稳定性。
目前，组织工程的研究已取得了一些较为重要的成果。
经过多年的努力，研究人员已经成功地培养出了多种类型的人工组织或器官，包括皮肤、软骨、骨组织、血管、肝脏、心脏、肺和肾脏等。
这种技术不仅改变了医学领域的面貌，同时也拓宽了医学治疗的途径。
二、再生医学再生医学是一种全新的医学技术，主要是利用人体自身的再生能力，结合干细胞、基因技术等多种手段，培育并构建具有自我修复能力的细胞和组织，从而实现重建损伤、修复失去功能的组织或器官，进而治疗疾病或改善人体机能。
再生医学的历史可以追溯到20世纪60年代，当时的研究主要是在对反刍动物的实验中发掘出了干细胞的基本原理。
20世纪80年代，再生医学开始真正进入人类的视野，人们对其进行了深入的探讨和研究。
在再生医学领域，人们主要研究如何利用干细胞技术，培养和操纵干细胞，进而实现生物组织和器官的再生。
其中，干细胞具有特别的重要性。
干细胞是具有自我更新和分化能力的一类细胞，它们可以变为身体的各种细胞，从而达到再生的目的。
组织工程
要 素
种子细胞：用于体外培养的原始细胞 信号因子：可以调控种子细胞的增殖、 分化 支架材料：细胞在支架上增殖、分化、 构建生物替代物
支架材料
◦ 天然高分子材料 ◦ 合成降解聚合物 ◦ 生物陶瓷 ◦ 生物复合材料
种子细胞的研究
细胞外基质的研究 构建组织、器官 组织工程的临床应用
种子细胞培养是组织工程的基本要素，细胞可来源于 自体、同种异体、异种组织细胞等。自体组织细胞为 首选。
成分
胶原蛋白、蛋白多糖、糖胺聚糖、 层连蛋白和弹性蛋白等 作用
细胞附着的基本框架和代谢场所 影响细胞形态 调节细胞增殖和分化
理想的ECM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粘附和生长。 5、降解速度可根据不通细胞的组织再生速率而进行的细胞定制器官，2009.6-44 （3）《组织工程的研究态势分析》 陈大明 中国科学院上海生命科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 损部分。 • 细胞在生物材料逐渐被机体降解吸收的过程中形 成新的形态功能与相应组织相一致的组织。
步骤2
步骤3
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、功能的重建并达到永久性代替。
人工活性皮肤
组织工程化人耳
组织工程的定义 组织工程的基本原理和方法 组织工程的核心和要素 组织工程支架材料 用于组织工程的新肽生物材料支架 组织工程研究方向 组织工程面临的挑战
？
组织工程是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。它属于生 物高技术范畴
组织工程
3 器官培养的原则： 提供充足的营养和氧气，并及时排除代谢废物； 抑制细胞从植块向外迁移；
⑴ 在经典的组织培养技术中，由于细胞常常从培养物中向 外 迁移，因此培养物很快便失去了它们的组织分化特性； ⑵ 器官培养法采用把组织放置在细胞难以粘附的表面上， 减 少支持物与组织的接触面积，以及把组织包埋于琼脂 中等 方法，大大减少了细胞迁移现象； ⑶ 胚胎器官的细胞生长旺盛，迁移能力强；成体器官的细 胞
3 细胞因子
体外培养细胞与体内细胞的环境差异。 细胞体外增殖与分化的细胞因子： 物理因子：流体切应力、张应力、压应力和扭力。 细胞生长因子：转移生长因子、表皮生长因子、神 经 生长因子、肝细胞生 长因子等。 细胞外基质：胶原、纤连蛋白、层粘连蛋白等。
展望与挑战
第二节 器官培养
1 器官培养：从供体取得器官或器官组织块后，不进 行组织分离，直接在体外的适宜环境条件下培养使 其存活或生长。 2 器官培养的特征： 器官培养的特征： 体外存活时间较长，功能正常，器官内的细胞有正 常的代谢和增殖能力； 培养物为一完整器官或具有完整功能的某一器官的 一部分； 器官培养不能从一个变成多个。
第一节 组织工程基本要素 1 种子细胞
种子细胞：是组织修复或再生的细胞材料，包括干细胞和组 织来源的体细胞。 细胞来源：自体和异体。 种子细胞要求： 采用非侵袭手段或微创手段即可获得的组织； 细胞分裂增殖能力强； 无或仅有极微弱的免疫排斥反应； 能连续传代，传代后不发生形态、功能及遗传物质的改变。
第10章 组织工程
缺损组织器官的修复方法：
自体移植 缺点：牺牲患者正常器官组织，独一无二的器官无 法移植。 异体移植：同种异体和异种移植。 缺点：免疫排斥反应，成功率低；异体器官：与人体相容性差（生物与非生物）；不能长 久使用； 易引起周围组织器官的感染。
简述组织工程三要素
简述组织工程三要素
组织工程的三要素是：组织结构、组织制度和组织文化。
1. 组织结构：组织结构是指组织内部各个部门、岗位和人员之间的关系和层次。
它规定了组织内部权力、责任和决策的分配。
组织结构可以分为功能型结构、分工型结构、矩阵型结构等形式。
一个合理的组织结构应该能够实现高效的沟通和协作，提高工作效率。
2. 组织制度：组织制度是指组织为了达成目标而制定的具体规定和程序。
包括组织的规章制度、管理制度、工作流程等。
组织制度的设计应该能够规范员工的行为，保障各项工作的顺利进行，并能够调动员工的积极性和创造力。
3. 组织文化：组织文化是指组织内部共同的价值观、信仰、行为习惯和共有的认同感。
它由组织的历史、发展和价值观决定。
组织文化能够影响员工的行为、激励员工的归属感和忠诚度，形成组织独特的特质和竞争力。
组织工程基本概念及发展概况
干细胞可塑性的机制是怎样的，干细胞分化时所处微环境 中的调控因素是如何起作用的
细胞周期
人的细两类：一类直接进入另 一个细胞周期，为下一次分裂作准备；另一类 则长期处于分裂间期，表达该细胞的功能产物。
细胞的有丝分裂必须经过细胞质和细胞核的复 制阶段。因此，一个细胞周期可按此标准划分 为DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)、 DNA合成后期(G2期)和有丝分裂期(M期)。
细胞的分裂与生长调控
人体细胞总是都处于一个动态平衡的环境中。 人体生长发育最重要的基础是细胞的分裂增殖 和细胞的成熟。当个体发育结束后，人的各细 胞群均处于一个相对稳定的数量，发挥其生理 功能。
③高、新技术的开发与利用是组织工程学研究的 基础，如基因工程技术、免疫隔离技术等为改造 细胞提供了新方法。
④巨大的市场需求为组织工程学发展注入了动力。 众多的投资公司注入大量资本进行组织工程学研 究。这些是组织工程学研究发展的基础与动力。
1.3组织工程学研究展望
在组织工程学研究兴起的10多年时间里，由十广 大科学工作者的艰苦努力，已取得了十分可喜的 成绩。
的关系
体外培养细胞与体内细胞存在的 主要差异
由于体外模仿的技术尚不十分完善，因 此目前培养细胞与体内细胞仍然存在着 差异。
按照组织工程的需要，可将差异分为两 类：功能差异和生长、增殖差异。
功能差异
细胞体外培养的功能差异指在体外培养条件下， 细胞降低甚至丧失了其在体内的合成、分泌等 功能，即细胞的分化特性减弱或不显。
在体内情况下，多种生长因子都由机体协调作 用，因而是一个多因子序贯作用体系：体外如 何模仿实施这一多因子序贯调节将是组织工程 的另一重大课题。
生物医学中的组织工程
生物医学中的组织工程组织工程是一种利用干细胞、生物材料等技术，在体外或体内重建和修复组织器官的技术。
目前，组织工程正在逐渐成为一项重要的生物医学技术，对治疗许多疾病具有巨大的潜力。
本文将介绍组织工程的原理、应用以及未来的发展方向。
一、组织工程的原理组织工程的原理是将生物材料与干细胞组合在一起，创造出一种可以在体内生长和发育的人工组织。
生物材料可以是天然的，如胶原蛋白、壳聚糖等，也可以是合成的，如聚乳酸等。
干细胞是一种具有自我更新和分化能力的细胞，可以分化为各种不同类型的细胞，如骨细胞、肌肉细胞等。
在组织工程中，干细胞被培养并分化成所需要的细胞型，然后与生物材料结合。
这样的组合物可以被种植在体内，经过一定的时间，就可以形成自己的组织器官。
组织工程技术还可以利用生物材料的特性，为干细胞提供一个良好的环境，加速细胞分化和增殖。
二、组织工程的应用组织工程的应用涵盖了许多领域，包括皮肤再生、骨再生、心脏再生等。
以下是组织工程在一些重要领域的应用介绍：1. 皮肤再生组织工程可以用于皮肤烧伤、创伤等的修复和再生。
研究人员可以用干细胞和生物材料来培养出一种人造皮肤。
这种人造皮肤可以在烧伤或创伤后的皮肤上进行覆盖和修复。
该技术已经成功应用于动物模型实验，并且正在进行临床试验。
2. 骨再生组织工程也可以用于骨再生。
研究人员可以使用一种特殊的生物材料和干细胞来创造出一种骨组织。
这种骨组织可以被种植在患者的骨骼中，促进骨伤口的愈合，或者用于骨组织替换手术中。
3. 心脏再生组织工程还可以用于心脏再生。
研究人员已经尝试利用干细胞和生物材料来创造出一种心脏组织。
这种心脏组织可以被种植在受损的心脏上，帮助其重新生长和发育。
这种技术目前仍处于实验阶段，但是已经显示出了巨大的潜力。
三、组织工程的未来虽然组织工程技术已经非常先进，但是科学家们仍然在不断探索新的方法和技术以提高组织工程技术的效率和安全性。
以下是组织工程技术未来的一些发展方向：1. 创造更复杂的人工器官目前，组织工程技术可以用于制造一些简单的人工器官。
组织工程的概念
组织工程的概念
组织工程是一种综合性的管理科学，它通过对企业的组织结构、管理流程、人员配置等方面进行系统的设计和优化，提高组织运作效率，实现企业的战略目标。
组织工程包括了多个领域的知识，如组织行为学、人力资源管理、经济学、计算机科学等。
通过这些理论和方法，可以对企业进行全面的优化，提高其竞争力和效益。
组织工程的核心思想是“组织的设计最能决定绩效的表现”。
企业的组织结构、职责分工、管理体系等方面的设计与优化，会直接影响到企业的工作效率和绩效表现。
通过对组织结构和流程的分析和优化，可以减少决策和沟通的时间和成本，提高各个部门之间的协作效率，从而降低企业的运营成本，提高企业的整体绩效。
组织工程的实施需要全面考虑企业的业务特点、现状和未来的发展目标。
在实际操作中，需要对组织结构、职责分工、人员配置、绩效考核等方面进行科学合理的设计和安排。
同时，需要注重组织文化建设和员工的个人能力提升，才能有效实现组织工程的目标。
总之，组织工程是企业管理中的一项重要工作，它不仅关系到企业的效率和绩效，还关系到企业的长远发展和竞争力。
因此，在企业管理中，组织工程需要得到足够的重视和投入。
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现代的器官移植
1936年，一位年仅26岁的青年人，由于一位汞中毒导 致肾衰竭，无药可救。前苏联医生沃罗诺夫将一个尸 体的肾脏移植到病人体内，但没有获得成功，病人在 48小时后死去了。 1967年，南非医生巴纳德为一名商人成功地作了人类 首例异体心脏移植手术。病人手术后顺利地度过了17 天，虽然由于肺炎最终夺取了他的第二次生命，但是， 这在人类器官移植史上毕竟是一个里程碑式的伟大成 就。
B多糖类
壳聚糖（Chitosan）
甲壳质的基本单位是乙酰葡萄糖胺，它是由1000～3000个乙酰葡萄糖 胺残基通过p1，4糖甙链相互连接而成聚合物，是节肢动物角质内的 主要结构多糖。 壳聚糖是甲壳质的部分脱乙酰化产物，具有阳离子性质，因此可以吸 引糖胺聚糖、蛋白聚糖等带负电荷的大分子聚集在支架内，即利于收 集组织液中的生长因子。
第十一章 组织工程
换心术传说
战国时代的典籍《列子》记载：鲁国的公扈和赵国的 齐婴得了痼疾去找神医扁鹊医治。扁鹊对公扈说：“汝 志疆而气弱，故足于谋而寡于断。齐婴志弱而气疆，故
少于虚而伤于专。故换汝之心，则均善矣。”ห้องสมุดไป่ตู้
扁鹊先给他俩喝了一种自治的麻醉药。然后为两人做 了开胸术，取出心脏互换。接着给他俩灌服了一种神奇 的药物，公扈和齐婴随即苏醒过来，怪疾得以治愈。
本章主要问题: 种子细胞、组织工程材料、细胞因子
第一部分 组织工程技术
一、定义
组织工程(Tissue Engineering) ：是利用生命科学、医学、工程
学原理与技术，单独或组合地利用细胞、生物材料、细胞因子实 现组织修复或再生的一门技术。20世纪80年代提出概念。
Joseph P. Vacanti John Homans Professor of Surgery at Harvard Medical School
成纤维细胞生长因子（Fibroblast growth factor,FGF）：是不 含糖的分子量为16KD的单链多肽，因能促进成纤维细胞生长 而得名。由于对血管也有较强的促进作用，又称为血管生长 因子。可以诱导血管化、骨形成并促进神经再生。 表皮生长因子（Epidermal growth factor,EGF）：是由53个氨 基酸组成的单链多肽。是表皮细胞和间充质细胞的一种有效 的促分裂剂。能促进伤口愈合，在体外可以刺激角化细胞分 裂，在体内促进上皮的再生。
（二）支架材料
1.定义 组织工程支架材料是指 替代细胞外基质使用的 生物医学材料材料。
纤维支架材料
2.特点
（1）生物相容性：生物医学材料引起宿主反应和产生有效 作用的能力。 （2）生物降解性：材料完成支架的作用后能被降解，降解 速率与细胞生长速率相互协调。 （3）合适的三维立体结构。 （4）加工性与一定的机械强度。 （5）良好的消毒性能。
聚乳酸（Polylacticacid，PLA）
聚羟基乙酸 （Polyglycolicacid，PGA） 聚羟基丁酸（Polyhydroxybutyrate,PHB）等。
（2）无机材料
氧化铝陶瓷、碳纤维、生物陶瓷、羟基磷灰石、合金等，主 要用于人工骨、人工肌腱、人工关节等。
例如：钴、钛、钢铁基合金金属材料组成人工髋关节的股骨 头、膝关节的股骨髁的表面，超高分子聚乙烯材料组成人工 髋关节的髋臼股份、人工膝关节的胫骨平台部分，聚甲基丙 烯酸甲酯骨水泥用于人工关节假体与骨组织的固定。
生长因子研究与制备 ——骨形态发生蛋白（BMPs）
1965年美国首先从骨基质中分离出骨形态发生蛋白，经 过25年才得以纯化。随后克隆了相关基因。 原位状态下以ng/g骨基质剂量释放足以促发骨修复，人 工基质需要mg/g剂量才能促发骨修复，因此成本非常高。 利用转基因技术将BMP基因转染到骨髓细胞中，再将其 种植在矿化基质上，达到骨修复的目的。
普通培养条件下只能呈二维贴壁生长的哺乳动物细胞表现出三维增 殖与分化形成有功能的组织块。
（2）流体应力生物反应器 模拟人体血管应力环境而设计的用于体外构建组织工程 化血管的装置。 主要由可以通过循环液体的硅胶管、压力传感器、蠕动 泵、储液罐、电磁阀等组成。可通过形成有波动的液流 并能控制流量来模拟体内血管的应力环境。
神经生长因子 (Nerve growth factor,NGF) 为神经细胞特异性分泌 的营养蛋白，是具有营养、保护神经元及促进突起生长等生 物学功能的神经细胞调节因子。对中枢及周围神经元的发育、 分化、生长、修复、再生和功能特性均有重要的调控作用。 肝细胞生长因子（Hepatocyte growth factor，HGF）因最初被发现 可剌激肝细胞合成DNA而得名，是由728个氨基酸残基组成的 多肽单链。肝细胞生长因子是目前已知生物活性最广泛的生 长因子之一，能刺激多种上皮和内皮细胞进行有丝分裂、运 动，能促进肾小管形态发生，在肾脏的发育、再生中具有较 强的作用。
第二部分 组织工程应用
一 组织工程皮肤
中国每年烧伤、溃疡等皮肤疾病 1500万人，需要皮肤移植的约350 万，需4亿立方厘米。
人工表皮、复合人工皮
A 表皮 B 表皮网状棘 C 真皮乳头 D 真皮 E 皮下组织 F 毛发
组织工程皮肤技术路线
构建步骤
（1）种子细胞与培养液 成纤维细胞：DMEM培养基、10%胎牛血清、青霉素、链霉素 等。 表皮角质形成细胞：DMEM+Ham F-12培养基、表皮生长因子 等。
（2）支架材料 聚羟基乙酸（PGA）。
（3）构建成纤维细胞-PGA复合物 酶法消化收集真皮成纤维细胞，接种在PGA上，加入培 养液培养。 （4）接种表皮角质形成细胞在前面的复合物上，更换 表皮角质形成细胞培养基培养5天左右。
（5）双层皮肤成熟
将复合物放在可渗透膜上，进行气-液界面培养，促进 表皮角质形成细胞的进一步分化。 再培养1周，形成含真皮和表皮两层结构的组织工程化 皮肤。
难题： 1.血管化：血管生成是指内皮细胞构筑的毛细血管分支 和伸展。血管生成有助于损伤组织的修复。 2.毛囊、汗腺等再生。所以美容慎用。 3.排异性。 我国人造皮肤2007年第四军医大学开发成功，进入临床 阶段。
二 神经修复工程
神经远端轴突和髓鞘崩溃时，大量吞噬细胞侵入，一 方面清除轴突髓鞘的碎屑，另一方面刺激原来处于休 眠状态的雪旺细胞(Schwann cell．SC)分裂和增生， 并沿着每一根神经纤维的神经内膜和基底膜排列成柱 状，形成一个潜在的管道（即Buengner氏细胞带）； 再生轴突通过Buengner氏细胞带，伸延到终末器官， 恢复其功能。最后产生髓鞘，形成为有髓神经纤维。 （一）种子细胞 雪旺细胞(Schwann cell．SC)：SC形成能引导再生轴 突生长的Buengner氏细胞带，并能分泌多种细胞因子 调控再生轴突生长。
（二）细胞因子的控制释放
1.在支架材料构建时使细胞因子结合在支架材料内部， 并能缓慢释放。 2.包埋或者微囊化是目前控制细胞生长因子释放的一个 重要方法
（三）组织工程生物反应器
1.微重力旋转式生物反应器 （1）转壁式生物反应器：一般由两个内外同心圆 柱组成。内柱由半透膜构成，气体可通过膜交换。 内外柱之间充以连续灌注的培养介质。将细胞与 培养液置入内、外圆柱体。整个装置可以绕内轴 旋转，离心力与重力平衡，为细胞生长提供一个 微重力环境。
三 技术路线与方法
细胞 支架材料
移植
信号分子、生长因子
组织器官 再生
原位修复 替换
（一）细胞接种
浸渍法：将经预湿处理材料置于细胞悬浮液中实现细胞接种。 沉淀法：将细胞液缓慢逐滴滴加到已经预湿的支架材料上， 放置培养箱中2-4小时，待细胞充分粘附后缓慢加入培养液培 养。 凝胶法：将高密度细胞悬浮液与多种物质如胶原、藻酸纳、 几丁质等按照一定工艺复合形成凝胶，细胞均匀地分布于凝 胶内。 吸附法：将已预湿的支架材料置于培养皿中细胞悬液中或用 滴管将细胞液滴加在材料上，然后利用负压使细胞吸附在材 料上。
Robert Langer Professor of Chemical and Biomedical Engineering at MIT
二 、组织工程三要素
1.种子细胞 2.支架材料 3.生长因子
细胞外基质 (extracellular matrixc,ECM)
（1）定义：动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞 之间的大分子。 （2）分布：结缔组织中ECM含量较高。 （3）组成：构成细胞外基质的大分子包括：胶原、非胶原糖蛋白、 弹性蛋白、氨基聚糖与蛋白聚糖四大类。 （4）功能： 1）ECMs提供细胞所需的力学和化学信息，是细胞发挥功能的环境； 对细胞群体有支持、保护的作用。 2）ECMs对细胞形态、迁移、增殖、分化有调节作用
异体移植：较强免疫排斥反应，异体器官来源有限。 组织代用品：人体相容性差，不能长久使用，还易引 起感染。
问题：能否用细胞培养再生组织器官达到替换的目的？ /v_show/id_XNTQ1ODgyMDA=.html
本章主要内容： 1.组织工程技术 2.组织工程应用
聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）
（三）生长因子
细胞对外部环境产生的应答是通过感知某种化学信号或物理刺激， 并将之传递到细胞核中，促发或者抑制基因的表达实现的。细胞的 增殖与分化由各种因子调节。
1.物理因子
主要是应力的作用： 流体切应力（Flow shear stress）：由血流对血管壁施加的 力。体外可采用常流和脉动流循环装置调节切应力大小。
（3）复合材料
复合材料：由两种或两种以上不同物理化学性质的材料复合而成 的新材料，一般由基体材料和增强材料组成。 包括无机材料、有机材料、天然材料与合成材料间的组合。 例如：羟基磷灰石-甲壳素、羟基磷灰石-PLA、聚乳酸 （Polylactic acid,PLA）-聚羟基乙酸（Polyglycolicacid,PGA）： PLGA等。
透明质酸（Hyaluronic acid,HA）