血管组织工程

内皮祖细胞
成体干细胞
骨髓间充质干细胞
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3.2.1 胚胎干细胞（Embryo stem cells,ESCs） 胚胎干细胞存在于哺乳动物发育的早期， 是指由胚胎内细胞团或原始生殖细胞经体 外抑制培养而筛选出的细胞
具有“发育全能性”，还具有持续增殖而 不分化的能力
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3.2.2 成体干细胞 成体干细胞按照其来源和分化方向的不同
体内天然存在的可生物降解的大分子。
应用于组织工程血管研究的天然生物材料 包括甲壳素、葡聚糖明胶、胶原蛋白、弹 性蛋白、多聚氨基酸、多肽、透明质酸及 其复合物、某些组织的脱细胞基质等。
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优点 本身包含许多生物信息，能够提供细胞所
需的信号
与细胞亲和性强，能为细胞提供近似体内 的发生发育的细胞外基质支架条件，能使 细胞聚集成组织，控制组织结构，调节细 胞表型
的黏附性较差 在材料降解过程中，会产生一些酸性物
质，对局部会产生一定的影响
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血管组织工程应用的人工合成可降解材料 有聚羟基乙酸(PGA),聚乳酸(PLA),聚L-乳 酸(PLLA)及上述材料的共聚物(PLGA),聚 羟基烷酸酯(PHA)、聚-4-羟基丁酸(P4HB) 等。其中作为血管支架材料应用最多的是 PGA和PLGA。
通过合成材料与天然可降解高分子材料复合， 可以在保持支架材料的力学强度及降解行为不 变的前提下，获得具有生物活性的表面
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3 种子细胞
正常的血管壁有内膜、中膜、外膜构成。 内皮细胞（单层）
内膜 内皮下层
中膜
平滑肌细胞（多层环形排列） 细胞外基质
外层
疏松结缔组织
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内皮细胞和平滑肌细胞是血管的重要组成 成分，因此是组织工程化血管种子细胞的 主要研究内容
可以分为造血干细胞、骨髓间充质干细胞、 内皮祖细胞、神经干细胞、表皮干细胞、 脂肪干细胞等，适用于组织工程血管构建 的有内皮祖细胞和骨髓间充质干细胞
自体移植的成体干细胞可以避免免疫排斥 的问题，分离使用成体干细胞不存在伦理 社会问题
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Nikalson等在血流条件下在聚合物管道 上构建血管
Niklason 等注意到在类似活体内或者能 够经历自然形成阶段等外环境条件下能 够更好的形成血管移植物
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Hemothes膨体聚四氟乙烯人工血管
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2、支架材料 天然材料
支架材料 人工合成材料 复合材料
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2.1 天然材料 天然生物降解材料是指来源于动植物或人
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PGA的吸收和代谢机制已经明确并具有 可靠的生物安全性，但PGA降解速度过 快
最典型的共聚物是羟基乙酸(GA)和乳酸 (LA)形成的无规则共聚物-聚乳酸聚羟基 乙酸(PLGA)。PLGA共聚物的降解速度 可根据需要通过调整两种单体的比例来 加以控制。
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PGA血管支架（胶原包埋）
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发生免疫排斥反应 具有生物学特性，如对药物刺激有收缩
性 具有血管的力学特性，即有粘弹性并能
承受一定的压力
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1986年，Weinberg CB等最早应用自 体来源的平滑肌细胞、成纤维细胞、内 皮细胞构建了复合的组织工程化血管， 但血管强度无法满足回植要求
L’ heureux等人在 vitamin C存在条件下, 通过培养间充质细胞(平滑肌细胞和成纤 维细胞)提高了移植物的机械强度, 构建 了一个具有类似生理血管的脱细胞基质 (脱细胞基质是成人皮肤的脱水产物)。
基本原理：
种子细胞
生物反应器Baidu Nhomakorabea
细胞-生物材料复合物
植入人体
支架材料
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组织工程化血管是利用组织工程学方法， 用血管种子细胞(内皮细胞，平滑肌细胞) 与相关细胞外基质(支架材料)复合，以构 建从形态到功能都接近活体血管的组织工 程化血管。
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组织工程血管应具备以下条件：
具有或模拟体内血管壁三层结构 具有生物相容性，不易产生血栓，不易
血管组织工程
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目录
1 绪论 2 支架材料 3 种子细胞 4 生长因子的引入 5 生物反应器 6 展望
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1、绪论
组织工程学（tissue engineering）是一门工 程学与生命科学相结合的边缘科学，是在体 外构建具有生物活性的生物替代物，用于替 代、修复或改善人体各种组织器官形态和功 能。
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3.1.2 血管平滑肌细胞
取材时损伤较大 伤口容易感染 获得的细胞在体外培养下容易丧失平滑肌
细胞表型 容易衰老
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3.2 干细胞（Stem cells）
干细胞具有能自我复制、多向分化的潜能， 且增殖能力强，具有稳定传代的功能。因 此成为理想的组织工程种子细胞。
胚胎干细胞
干细胞
极低的免疫排斥反应，良好的顺应性
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现在应用较多的脱细胞血管基质材料均富 含胶原，保持着胶原纤维、弹性蛋白等结 构蛋白的构象和原有的排列分布，力学性 能及强度与脱细胞前相似。
胶原支架用碳-二酰亚氨交联后，抗降解能 力增强。种植成纤维细胞时细胞黏附、增 殖能力强。
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脱细胞基质支架材料
聚乳酸(PLA) 优点：无毒害作用 缺点：缺乏良好细胞亲和性能
聚ℇ-己内酯(PCL) 具有良好的亲水性
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2.3 复合材料
人工合成材料的优点是它们的强度、降解速度、 微结构和渗透性均可在生产过程中进行控制
天然材料的优点则在于包含有生物信息(如特殊 的氨基酸序列)，可促进细胞吸附或使细胞保留 分化功能
动物体内多种纤维组织（心包膜、筋膜等） 内脏平滑肌器官 小肠黏膜下层(small intestinal submucosa,SIS)
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2.2 人工合成高分子生物材料 优点 可预先设计和调控，降解完全，可避免异 物刺激所引起的不良反应 生产重复性好，可大批量生产
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缺点 缺乏生物信号和功能基团，与种子细胞
目前用于构建组织工程血管的种子细胞主 要分自体血管壁细胞和干细胞两大类
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3.1 自体血管壁细胞
3.1.1 静脉内皮细胞 从体内非必须血管或者人脐静脉内皮，一
般采用酶消化法 静脉内皮获取的方法已经成熟，但是在体
外培养中容易老化，表型和功能容易丢失， 细胞增殖能力和活性等因人而异，而且， 体外培养扩增的时间较长，难以达到血管 构建种子细胞的要求