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1、组织工程人造皮肤组织工程人造皮肤1 组织工程人造皮肤重要性组织工程人造皮肤重要性皮肤是人体的重要器官之一，在 60 天内可完全更新一次。皮肤不仅能使人不受到污物或细菌的侵袭，也能保持人体内的水分不致逃逸。当大面积的皮肤受到严重的烧伤或损害，医生必须立即输入液体并保护伤口，如果仅是皮肤的浅层受损，新皮肤会再生。如果病人受到了严重的烧伤，皮肤就不能靠自己修复。长期以来，人们对严重的皮肤缺损创面，只能靠切取自体正常部位的皮肤移植修复，尽管能治愈创面，但在取皮部位却留下了新的创伤，常常导致疤痕增生，甚至因取皮过深，供皮区难以自愈，形成水疱，反复溃疡，导致“好了旧伤又添新疤” 。据介绍，遇到大面积严重烧
2、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。过去，能让重度烧伤病人活下来的，在 100 人中只有22 人；用了人造皮肤后，增加到 64 人。负面作用是，人造皮肤固然挽救了生命，但也带来感染，有时人体还会对它作出不良反应：结成很硬的疤。今天，人造皮肤用于皮肤移植的第一期治疗。人造皮肤保护伤口免受感染，并促进结缔组织的生长。人体的免疫系统会逐渐分解多聚物，一旦病人自己的表层皮肤被植上以后，伤口会很快愈合。2 组织工程人造皮肤研究历史组织工程人造皮
3、肤研究历史 临床上对组织器官的大量需求,促进了组织工程研究及其产业的快速发展。美国、欧洲、日本、新加坡和韩国,是世界上组织工程研究最为发达的国家和地区。美国在组织工程领域处于世界领先地位,早在 1988 年就以基金的形式资助了组织工程的系列研究课题。2001 年美国成立了组织工程学会，并逐渐形成全球性的学术组织。据统计，1995 年2002 年，组织工程领域累计投入 45 亿美元，产业的综合规模年扩增率为 11%。到 2002 年底，16 个国家从事组织工程产业的公司有 89 家、人数达2611 人。组织工程生产分为 4 类：细胞类（如干细胞/治疗性克隆、微囊化细胞治疗） ；代谢类（如生物人工
4、肝、生物人工肾、生物人工胰腺） ；结构类（如皮肤、心血管病、骨骼肌） ；其他类型。近年来细胞类公司发展最为迅速，几乎占组织工程产业公司总数的 50%。在组织工程技术不断发展的近 20 年里,整个组织工程产业公司的数量和模式在不断进行调整,优胜劣汰。目前，FDA 已批准并公布了 11 种组织工程皮肤产品: Biobrane (1989 年) 、Alloderm (1996 年)、TransCyte (1997 年)、Apligraf (1998 年)、Dermagraft (2001 年)、OrCel (2001 年)、Promogran ( 2002 年)、Integra (2002 年),
5、Oasis Wound Matrix(2006 年)、Integra Flowable Wound Matrix（2007 年） 、PriMatrix (2008 年)和一种组织工程软骨 Carticel(1997 年)，还有多种产品处于临床试验之中。而获得 FDA 批准产品的几家公司又都遇到了一些挫折：出品 Apligraf 产品的 Organogenesis 公司已经于 2002 申请破产（2003 年摆脱破产，并于 2007 年实现收支平衡和利润再投资，同年的 Apligraf 销售额达 6000 万美元） ；出品Dermagraft 产品的 Advanced Tissue Scienc
6、es 公司经营断断续续,其产品将被Smith&Nephew 公司销售；出品 OrCel 产品的 OrCel 公司财政上已经出现危机；出品 Carticle 产品的 Genzyme Biosurgery 公司规模已经缩小且并入了其母公司Genzyme。从 2003 年以来，各国组织工程研究未出现突破，FDA 也再未批准任何组织工程医疗产品，组织工程研究和产业化从初始的狂热转入低潮阶段。第四军医大学与陕西艾尔肤公司联合开发的我国第 1 个组织工程产品安体肤于 2007 年 11 月 13 日获得批准。目前他们正在开发组织工程脱细胞真皮（重组人脱细胞真皮基质） 、组织工程皮肤系列产品：含脂肪层组织工
7、程皮肤、含色素组织工程皮肤、含微血管组织工程皮肤、含毛囊组织工程皮肤及组织工程真皮。第三军医大学采用复方壳聚糖和动物源性材料（异种脱细胞真皮支架、基因转染猪皮、猪胚胎皮肤前体组织）构建组织工程皮肤。目前正在中国药品生物制品检定所进行产品注册检测。组织工程（上海）国家工程研究中心初步建成表皮细胞库、皮肤成纤维细胞库，解决了产品的种子细胞来源问题，正在开展种子细胞与壳聚糖- 明胶薄膜材料体外构建含汗腺的组织工程皮肤，目前正在中国药品生物制品检定所进行产品注册。3 国外组织皮肤简介国外组织皮肤简介3.1 Integra1980 年，Yannas 等将牛腱型胶原、葡糖胺聚糖、6 -硫酸软骨素共价交联成
8、有一定孔隙的海绵网格, 再在其表面涂上一层薄的硅胶膜制成一种两层结构的真皮替代物，外层薄硅胶膜起临时性的“表皮”作用，可防止体液丧失和微生物入侵；内层相当于真皮, 为海绵网格。移植于全厚创面后，内层逐渐降解，患者自体内皮细胞和成纤维细胞等逐渐从伤口周围长入，形成新的真皮结构，2 周后待真皮部分血管化，再移去上层硅胶膜，即可在新生真皮组织上移植薄层网状自体皮片。创面愈合后，瘢痕形成和挛缩较少，再生的皮肤弹性好，临床应用疗效满意，已获美国 FDA 批准上市，其商品名为“Integra” 。随后, Boyce 等简化了胶原海绵皮肤的制作方法, 提高了机械强度, 并使胶原海绵的形状、大小和厚度可随意调
9、整。Chu 等进一步改进了 Integra 的制作方法，应用一步操作法制成的网状复合皮片, 比常规的二步操作法更能有效地利用供体皮肤，加快伤口愈合, 且收缩少、外形好。Dantzer 等为 31 例患者的 39 处创面进行 Integra 移植，平均每次移植的面积达 267cm2，随访 6 个月4 年，优良率达 91. 9%。其操作简便，外观较好，但需二期手术移植自体表皮, 住院时期长，并可能出现感染、硅胶膜剥离等并发症。3.2 AlloDerm是由美国 Life Science 公司生产的一种商品化脱细胞真皮基质，将新鲜尸体皮通过理化作用去除表皮和细胞成分制成。AlloDerm 去除了细胞成
10、分，大大降低了免疫原性，但仍保留了细胞外基质支架的三维结构和完整的基底膜复合体，可引导新生细胞扩展，与培养的成纤维细胞和表皮细胞构成复合膜片。 Gryskiewicz 等应用 AlloDerm 进行 58 例(原发 21 例，继发 37 例)鼻面部病人的整形。手术时在移植物上覆盖上 AlloDerm 进行鼻外形缺陷矫正，经长期随访，总体结果优良，仅部分发生了移植物吸收。3.3 Biobrane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。Biobrane 允许创面生理性液体蒸发, 但可防止蛋白质等大分子物质丢失，并能有效减轻疼痛，促进表皮再生及降低脓毒血症
11、发生的风险, 长期以来被用作一种临时性敷料来覆盖大面积的烧伤创面。3.4 Dermagraft-TM由 Advanced Tissue Sciences 公司生产的一种人工真皮。它是从新生儿包皮中获取的成纤维细胞接种于生物可吸收的聚乳酸网架上，1417d 后，由于成纤维细胞在网架上大量增殖并分泌多种基质蛋白，如胶原、纤维连接蛋白、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Dermagraft-TM。其结构更类似天然真皮, 能够减少创面收缩, 促进表皮粘附和基底膜分化。Dermagraft-TM 既可用于烧伤创面，又可用于皮肤慢性溃疡创面的治疗。Marston 等在
12、美国 35 个医疗中心 314 例糖尿病慢性足部溃疡的随机对照临床研究中，验证了 Dermagraft 治疗的安全有效性。3.5 Dermagraft-TC是 Advanced Tissue Sciences 公司生产的另一种人工真皮。将新生儿包皮的成纤维细胞接种到一种由一层硅胶薄膜和与之相贴的尼龙网组成的膜上。外层的硅胶薄膜发挥表皮的屏障作用, 可防止创面水分丢失和环境中细菌侵入。在其尼龙网眼中的来源于新生儿包皮的成纤维细胞在几周后形成致密的细胞层并可分泌胶原、氨基多糖、生长因子等基质成分。由于新生儿成纤维细胞免疫原性很低, Dermagraft-TC 常作为一种临时性敷料应用于烧伤创面。P
13、urdue 等多中心研究显示，66 例烧伤病人平均烧伤面积为 44%，移植 Dermagraft-TC 与异体皮比较，14d 时接受率分别是 94.7%与 93.1% ，从粘附、积脓情况看，两者没有差别，而 Dermagraft-TC 易于去除，不易造成创面出血。3.6 OrCelOrCel 是一种双层细胞外基质，其中正常的人类异体皮肤细胞（表皮角质形成细胞和真皮成纤维细胞）是分别培养在两个 I 型牛胶原海绵层次中的。捐助者的皮肤成纤维细胞的培养胶原质基质多孔海绵一面，而来自同一供者的角质形成细胞，是覆盖在非胶原基质多孔面培养。Orcel 是作为人道主义豁免发明用于一种罕见的遗传性手部疾病-营
14、养障碍性大疱性表皮松解症的治疗。3.7 Apligraf1998 年由 Organogenesis 公司注册生产的 Apligraf 是目前最成熟的既含有表皮层又含有真皮层的组织工程复合皮, 其细胞成分均来源于新生儿包皮。Apligraf (开始称为 Graftskin) 系采用异体成纤维细胞接种于牛胶原凝胶中形成细胞胶原凝胶，1 周后接种角质形成细胞，浸没培养 4d，角质形成细胞融合成片，然后进行气液界面培养 12 周，即为产品 Apligraf，被美国 FDA 批准用于治疗静脉性溃疡和糖尿病性溃疡。用法：直接贴到患处，再覆盖非粘性的辅料保持湿润和固定 Apligraf 位置，并不需要通常医
15、生护士每周换辅料，通常数周内伤口就会愈合。Veves 等在美国 24 个中心观察了 208 例病人的非感染性神经性糖尿病足部溃疡。结果表明，采用 Apligraf 治疗的试验组 112 例中有 63 例(56%)创面完全愈合，而采用湿纱布治疗的对照组 96 例仅有 36 例(38%)(P=0.0042)；平均愈合时间前者为 65d，后者为 90d(P=0.0026)，两者差异非常显著。而 Fivenson 等的临床研究也表明，应用 Apligraf 治疗静脉性溃疡比传统方法更为经济有效。此外, Apligraf 还用于治疗一些其它疾病。Falabella 等采用 Apligraf 治疗 1 例
16、大疱性表皮松解症患者，发现覆盖 Apligraf 部位的皮肤愈合速度明显快于常规治疗区域，而且治愈后抗外伤能力增强多数不会出现水疱复发。deImus 等应用Apligraf 加环孢素治疗坏疽性脓皮病，能明显减轻疼痛, 加速溃疡的愈合。Streit等报道 1 例有 25 年病史的 73 岁老年女性溃疡性结节病患者，溃疡持续半年未愈，局部用皮质类固醇无效，予 Apligraf 治疗后溃疡在 3 个月内愈合，避免了口服皮质类固醇治疗所造成的并发症。它还具有潜在的改善美容和皮肤功能的作用，Apligraf 结合网状刃厚自体皮肤移植用于治疗烧伤，对照采用网状的自体皮与异体皮或单纯网状的自体皮，40 例病人有 38 例进行了评价，从移植成功率大于 75%的平均天数来看，无论移植 Apligraf 与否，自体皮的移植成功率在两组间没有差异，但是移植 Apligraf的 22 创面(58%)成功率优于对照，6 个点(16%)差于对照，在 24 个月时色素沉着明显优于对照组，17 个移植创面(45%)呈正常肤色,对照组仅为 5 个(13%)，局部皮肤的血管化和柔韧性也得到了明显改善，23
