生物材料学组织工程支架材料
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
生物材料学组织工程支架材料
8.3.5 可行的灭菌、消毒方法
灭菌、消毒不可少 材料的结构和性能能够经受彻
底灭菌过程的考验
生物材料学组织工程支架材料
8.4 生物降解材料基础
降解的基本概念与类型 降解机制与过程 降解与吸收的研究方法 生物降解材料的安全评价
生物材料学组织工程支架材料
8.4.1 降解的基本概念与类型
基本概念：
降解：分子量变小的化学过程 生物降解：
在生物体内的体验、酶和细胞等多种因 素的综合作用下，分子量变小的过程。
生物材料学组织工程支架材料
8.4.1 降解的基本概念与类型
按降解机制分：
生物降解/物理降解/化学降解/机械降解
按降解方式和程度分：
天然材料
完全降解材料 合成材料
非完全降解材料
生物材料学组织工程支架材料
8.4.2 降解机制与过程
热降解：
解聚：链增长的逆反应 无规断链：受热后，分子量迅速下降 取代基的脱除：
机械降解：
外力作用引起的降解
生物材料学组织工程支架材料
8.4.2 降解机制与过程
氧化降解： 光解和光氧化：
前提：光能>化学键的离解能 有氧时，可按氧化机制降解，即光降
为体外接种细胞提供扩增和 增殖场所
阻碍周围组织的生长 机械性能要与周围组织匹配
生物材料学组织工程支架材料
8.3.3 合适的生物降解性
降解产物无毒 降解速率可调 降级过程中，材料与组织有较
好的亲和性
生物材料学组织工程支架材料
8.3.4 良好的可塑性
高孔隙率：一般>90% 结构形状复杂
生物材料学组织工程支架材料
8.1.4 组织工程四要素
生长因子
概念： 对细胞生长、分化有一定的调节功能，能 在细胞间传递信息的多肽物质。
应用方式： 生长因子+支架材料→复合体 支架材料上培养能分泌生长因子的细胞
生物材料学组织工程支架材料
8.1.4 组织工程四要素
组织构建
路线一： 功能细胞+支架材料→体外培养→成熟生 物组织→植入体内
解
生物材料学组织工程支架材料
8.4.2 降解机制与过程
化学降解：
多指水解反应，即遇水发生水解反应
生物降解：
酶等作用下，发生的水解
生物材料学组织工程支架材料
8.4.3 降解与吸收的研究方法
评价方法
体外评价：外形、外观、力学性能、 失重和失效等物理变化的程度
植入动物体内特定部位评价
降解机制的研究
生物材料学组织工程支架材料
8.1.3 深远意义
新兴学科，带来一场医学革命：
多学科交叉，促进众多学科的交叉、渗透
和发展：
支撑学科：生物材料/细胞生物学/分子生物学
/生物力学
其他学科：信息/工程/机械/电子/物理/化学
潜力巨大的高新产业：
生物材料学组织工程支架材料
8.1.4 组织工程四要素
8.2.3 皮肤组织工程
人工表皮: 人工真皮： 人工复合
生物材料学组织工程支架材料
8.2.4 韧带组织工程
典型的支架材料体系：
聚羟基乙酸-涤纶复合物： 碳素纤维-聚乳酸复合物：
新型支架材料体系：
蚕丝纤维
生物材料学组织工程支架材料
8.2.5 肌腱组织工程
亚硝酸和戊二醛交联异体胶原纤维： 胶原和黏多糖的交联： 难点：手指腱损伤的修补
8.3 工程支架材料的基本要求
良好的生物相容性 良好的生物机械性能 合适的生物降解性 良好的可塑性 可行的灭菌、消毒方法
生物材料学组织工程支架材料
8.3.1 良好的生物相容性
材料组成无毒，化学结构稳定 降解产物安全 良好的血液相容性
生物材料学组织工程支架材料
8.3.2 良好的生物机械性能
路线二： 功能细胞+支架材料→体外短期培养→植 入体内，逐渐发育成形
生物材料学组织工程支架材料
8.2 组织工程化组织简介
软骨组织工程 骨组织工程 皮肤组织工程 韧带组织工程 肌腱组织工程 神经组织工程 其他组织工程
生物材料学组织工程支架材料
8.2.1 软骨组织工程
软骨组织的特点
种子细胞
胚胎干细胞：最理想 干细胞
成体干细胞：便于将来临床应用
组织细胞：可直接移植
生物材料学组织工程支架材料
Leabharlann Baidu
8.1.4 组织工程四要素
支架材料
概念： 能与组织活体细胞结台并能植入生物体的 材料
功能： 为细胞提供获取营养、气体交换、排泄废 物和生长发育的场所，也是形成新的具有 形态和功能的组织、器官的物质基础
物理因素的影响
化学因素的影响
生物因素的影响
生物材料学组织工程支架材料
8.4.3 降解与吸收的研究方法
材料在体内吸收和排泄研究
组织和细胞生物学方法 直观方法：光镜或电镜观察 动力学方法：同位素标记
生物材料学组织工程支架材料
自体移植：添新伤补旧伤 异体移植：排斥/供给不足 异种移植：排斥 人工器官：排斥/功能不足
生物材料学组织工程支架材料
8.1.2 基本概念
组织工程学：
细胞生物学+工程学→生物活体组织→修复或 重建组织器官的结构与功能
组织工程的基本方法：
体外培养高浓度组织细胞→扩增→人工细胞 基质(三维的支架材料)→生长，分化→生物 活体组织
生物材料学组织工程支架材料
8.2.6 神经组织工程
神经组织的类型、结构和功能：
中枢神经系统/周围神经系统 神经元/神经胶质细胞
神经组织工程的关键问题：
雪旺细胞的长期存活
生物材料学组织工程支架材料
8.2.7 其他组织工程
肝组织工程： 肾组织工程： 角膜组织工程： 胰腺组织工程：
生物材料学组织工程支架材料
第八章 组织工程支架材料
8.1 概论 8.2 组织工程化组织简介 8.3 组织工程支架材料的基本要求 8.4 生物降解材料基础 8.5 天然组织支架材料 8.6 合成组织支架材料
生物材料学组织工程支架材料
8.1 概论
相关背景 基本概念 深远意义 组织工程四要素
生物材料学组织工程支架材料
8.1.1相关背景
基本结构简单，只有软骨细胞，无血管、 和淋巴组织等
软骨组织的现状
可用的支架材料多，成果丰富
生物材料学组织工程支架材料
8.2.2 骨组织工程
对支架材料的要求：
既要有一定的强度，有要有一定的韧性
支架材料的热点：
陶瓷材料：
成骨细胞与支架材料的三维培养：
材料的理化性能/表面微结构及微环境/
新技术
生物材料学组织工程支架材料
8.3.5 可行的灭菌、消毒方法
灭菌、消毒不可少 材料的结构和性能能够经受彻
底灭菌过程的考验
生物材料学组织工程支架材料
8.4 生物降解材料基础
降解的基本概念与类型 降解机制与过程 降解与吸收的研究方法 生物降解材料的安全评价
生物材料学组织工程支架材料
8.4.1 降解的基本概念与类型
基本概念：
降解：分子量变小的化学过程 生物降解：
在生物体内的体验、酶和细胞等多种因 素的综合作用下，分子量变小的过程。
生物材料学组织工程支架材料
8.4.1 降解的基本概念与类型
按降解机制分：
生物降解/物理降解/化学降解/机械降解
按降解方式和程度分：
天然材料
完全降解材料 合成材料
非完全降解材料
生物材料学组织工程支架材料
8.4.2 降解机制与过程
热降解：
解聚：链增长的逆反应 无规断链：受热后，分子量迅速下降 取代基的脱除：
机械降解：
外力作用引起的降解
生物材料学组织工程支架材料
8.4.2 降解机制与过程
氧化降解： 光解和光氧化：
前提：光能>化学键的离解能 有氧时，可按氧化机制降解，即光降
为体外接种细胞提供扩增和 增殖场所
阻碍周围组织的生长 机械性能要与周围组织匹配
生物材料学组织工程支架材料
8.3.3 合适的生物降解性
降解产物无毒 降解速率可调 降级过程中，材料与组织有较
好的亲和性
生物材料学组织工程支架材料
8.3.4 良好的可塑性
高孔隙率：一般>90% 结构形状复杂
生物材料学组织工程支架材料
8.1.4 组织工程四要素
生长因子
概念： 对细胞生长、分化有一定的调节功能，能 在细胞间传递信息的多肽物质。
应用方式： 生长因子+支架材料→复合体 支架材料上培养能分泌生长因子的细胞
生物材料学组织工程支架材料
8.1.4 组织工程四要素
组织构建
路线一： 功能细胞+支架材料→体外培养→成熟生 物组织→植入体内
解
生物材料学组织工程支架材料
8.4.2 降解机制与过程
化学降解：
多指水解反应，即遇水发生水解反应
生物降解：
酶等作用下，发生的水解
生物材料学组织工程支架材料
8.4.3 降解与吸收的研究方法
评价方法
体外评价：外形、外观、力学性能、 失重和失效等物理变化的程度
植入动物体内特定部位评价
降解机制的研究
生物材料学组织工程支架材料
8.1.3 深远意义
新兴学科，带来一场医学革命：
多学科交叉，促进众多学科的交叉、渗透
和发展：
支撑学科：生物材料/细胞生物学/分子生物学
/生物力学
其他学科：信息/工程/机械/电子/物理/化学
潜力巨大的高新产业：
生物材料学组织工程支架材料
8.1.4 组织工程四要素
8.2.3 皮肤组织工程
人工表皮: 人工真皮： 人工复合
生物材料学组织工程支架材料
8.2.4 韧带组织工程
典型的支架材料体系：
聚羟基乙酸-涤纶复合物： 碳素纤维-聚乳酸复合物：
新型支架材料体系：
蚕丝纤维
生物材料学组织工程支架材料
8.2.5 肌腱组织工程
亚硝酸和戊二醛交联异体胶原纤维： 胶原和黏多糖的交联： 难点：手指腱损伤的修补
8.3 工程支架材料的基本要求
良好的生物相容性 良好的生物机械性能 合适的生物降解性 良好的可塑性 可行的灭菌、消毒方法
生物材料学组织工程支架材料
8.3.1 良好的生物相容性
材料组成无毒，化学结构稳定 降解产物安全 良好的血液相容性
生物材料学组织工程支架材料
8.3.2 良好的生物机械性能
路线二： 功能细胞+支架材料→体外短期培养→植 入体内，逐渐发育成形
生物材料学组织工程支架材料
8.2 组织工程化组织简介
软骨组织工程 骨组织工程 皮肤组织工程 韧带组织工程 肌腱组织工程 神经组织工程 其他组织工程
生物材料学组织工程支架材料
8.2.1 软骨组织工程
软骨组织的特点
种子细胞
胚胎干细胞：最理想 干细胞
成体干细胞：便于将来临床应用
组织细胞：可直接移植
生物材料学组织工程支架材料
Leabharlann Baidu
8.1.4 组织工程四要素
支架材料
概念： 能与组织活体细胞结台并能植入生物体的 材料
功能： 为细胞提供获取营养、气体交换、排泄废 物和生长发育的场所，也是形成新的具有 形态和功能的组织、器官的物质基础
物理因素的影响
化学因素的影响
生物因素的影响
生物材料学组织工程支架材料
8.4.3 降解与吸收的研究方法
材料在体内吸收和排泄研究
组织和细胞生物学方法 直观方法：光镜或电镜观察 动力学方法：同位素标记
生物材料学组织工程支架材料
自体移植：添新伤补旧伤 异体移植：排斥/供给不足 异种移植：排斥 人工器官：排斥/功能不足
生物材料学组织工程支架材料
8.1.2 基本概念
组织工程学：
细胞生物学+工程学→生物活体组织→修复或 重建组织器官的结构与功能
组织工程的基本方法：
体外培养高浓度组织细胞→扩增→人工细胞 基质(三维的支架材料)→生长，分化→生物 活体组织
生物材料学组织工程支架材料
8.2.6 神经组织工程
神经组织的类型、结构和功能：
中枢神经系统/周围神经系统 神经元/神经胶质细胞
神经组织工程的关键问题：
雪旺细胞的长期存活
生物材料学组织工程支架材料
8.2.7 其他组织工程
肝组织工程： 肾组织工程： 角膜组织工程： 胰腺组织工程：
生物材料学组织工程支架材料
第八章 组织工程支架材料
8.1 概论 8.2 组织工程化组织简介 8.3 组织工程支架材料的基本要求 8.4 生物降解材料基础 8.5 天然组织支架材料 8.6 合成组织支架材料
生物材料学组织工程支架材料
8.1 概论
相关背景 基本概念 深远意义 组织工程四要素
生物材料学组织工程支架材料
8.1.1相关背景
基本结构简单，只有软骨细胞，无血管、 和淋巴组织等
软骨组织的现状
可用的支架材料多，成果丰富
生物材料学组织工程支架材料
8.2.2 骨组织工程
对支架材料的要求：
既要有一定的强度，有要有一定的韧性
支架材料的热点：
陶瓷材料：
成骨细胞与支架材料的三维培养：
材料的理化性能/表面微结构及微环境/
新技术
生物材料学组织工程支架材料