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1、2012-12-071123508 郭明德三维支架的相关研究及其在心肌工程的应用三维支架的相关研究及其在心肌工程的应用2012-12-072前言 心血管系统疾病具有很高的发病率和死亡率。我国目前心血管疾病的病死率仍然居各类疾病之首，远高于肿瘤及其他疾病。据统计，我国心血管疾病患病人数高达23亿，其中心肌梗死患者至少200万人，心衰患者约420万人，每年新发心肌梗死患者至少50万人。 临床研究表明心肌遭受损伤后再生能力较弱，梗死区大部分由瘢痕组织替代，发生心室重塑，最终演变为充血性心力衰竭。现在针对缺血性心脏病的临床治疗措施主要包括内科药物治疗、冠状动脉介入治疗、外科的冠状动脉旁路移植术及激光血
2、运重建术等，这些措施只能改善局部心肌血供、挽救濒死心肌，在一定程度上能够缓解患者症状，但均无法达到根治的目的。2012-12-073组织工程组织工程心肌组织工程利用可降解支架材料代替丢失或损伤的细胞外基质，对移植细胞提供支持，增加细胞的移植效率，替代或改善受损器官的功能。组织工程学是运用生命科学及工程学的理论、原理、技术和方法，研发修复、替代受损组织或器官，改善或恢复其功能的一门交叉学科。2012-12-074支架材料 生物支架材料在组织工程中起着重要的作用，是细胞黏附、增殖、分化的物理支架和代谢场所，还可引导组织再生和控制组织结构。生物支架材料对细胞不仅仅起着物理支持的作用，而且对形成有功能
3、组织起着化学和生物学的作用引，类似于细胞和细胞外基质之间自然的相互作用，同时也能保持生物材料基本的需求，并能引起特定的细胞应答和生物分子识别。 提供种植细胞理想载体的支架材料应具有以下特征：良好的生物相容性，在体内不引起炎症反应、毒性反应和免疫排斥反应；生物可降解性及降解可调节性，其降解速率要与新生组织的生成率相符合；可塑性和有一定的机械强度；良好的表面化学特性和表面微结构适合细胞粘附2012-12-075分类支架材料天然材料合成材料复合材料胶原蛋白藻酸盐脱细胞纤维结构.聚乙醇酸PGA聚乳酸PLAPGA、PLA共聚物前者有胶原、藻酸盐、珊瑚、氨基葡聚糖、硫酸软骨素和纤维蛋白凝胶等，后者有PGA
4、、PLGA、及PLGA等。2012-12-076藻酸盐支架 Dar等报道成功地在多孔三维藻酸盐支架材料中种植了大鼠心肌细胞，纤维电镜发现种植的胎幼心肌细胞在支架内分布、生存良好，并保持其代谢活性。 有研究成功报道了液态可吸收藻酸盐材料移植治疗心梗的动物实验，藻酸盐材料能够抑制心室重塑，增加室壁厚度，改善心肌的舒缩功能。在大鼠心肌梗死模型中，证实带有生长因子VEGF和PDGF缓释的藻酸盐凝胶补片能够能够抑制左室的扩张，保护左室的几何结构，促进梗死区血管的生成，增加心室收缩力。.2012-12-077胶原支架 Zimmermann等通过体外构建的组织工程心肌，进行大鼠心梗部位移植，4周后检测组织工
5、程心肌与受体心肌组织之间形成电偶联，没有发现明显心律失常发生。 在国内，中国军事医学科学院赵云山等采用液态胶原为支架，并复合Matrigel胶，在自制的静态拉伸装置的作用下，也成功地在体外构建出跳动一致的工程化心肌组织。 Kofidis等将乳鼠心肌细胞种植在三维胶原支架上，在加有胎牛血清的MEM培养液中培养，构建出人工心肌组织，经组织学、电生理学和力学测定表明该组织具有自体心肌特性。.2012-12-078 Papadaki等应用PGA作为心肌细胞支架材料，成功地在旋转壁式生物反应器中培养出具有活性的心肌组织块。 Ke等将ESCs种植到可降解PGA支架上，在体外培养3天后移植到小鼠心梗区，8周
6、后检测发现实验组小鼠心功能明显改善，该支架能明显促进移植细胞的存活。 Engelmayr研究小组利用可降解材料PGA制成蜂窝状三维支架，然后在上面种植乳鼠心肌细胞，体外培养后获得具有电生理活性的组织工程心肌。Piao等将骨髓源性单核细胞做为种子细胞种植到聚合物(PGCL)支架上，然后移植到大鼠心梗区，4周后观察发现该组织工程补片能明显抑制心室重塑、保护心功能，促进梗死区血管再生。.合成材料支架2012-12-079展望 目前研究与应用的支架材料均存在着一些缺陷，与理想的支架材料仍有很大的差距。因此，针对目前组织工程支架材料研究所面临的制约因素，总体研究趋势表现在以下几个方面：仿生型细胞外支架材料的研究。注重支架材料表面修饰、不同种类支架材料杂化复合应用等。建立组织工程产品生物力学检测体系。种子细胞与支架的亲和性及其支架降解速率的可控性。不同组织工程中所用细胞支架的孔径和孔密度研究。2012-12-0710Thanks！
