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组织工程:纺织品作为生物材料的新兴领域188金宝搏手机版网址

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组织工程是指将支架、细胞和生物活性分子结合起来形成功能组织的科学领域。该领域的知识可用于促进涉及受损组织和器官修复的临床程序。除了天然生物材料(包括胶原蛋白、明胶、丝蛋白基生物材料或纤维素、葡萄糖、壳聚糖多糖基生物材料)外,生物纺织品等合成材料作为工程组织构建的潜在制备方法受到了广泛关注。188金宝搏手机版网址市场上商用生物纺织品的一些例子包括Tigr Matrix、Ultrapr188金宝搏手机版网址o和Intergard,它们用于治疗盆腔器官脱垂、疝和血管疾病。一般来说,生物纺织品可以分为四188金宝搏手机版网址类:合成纤维、水凝胶纤维、天然纤维和复合纤维。

1. 由于合成纤维具有较高的机械强度和可控制的表面形态,有助于材料与宿主组织更好地相互作用,因此被用于血管假体、软骨支架和组织工程膀胱。微纳米合成纤维具有模拟天然胞外基质(ECM)复杂的纤维微结构的能力。纤维合成纤维可以通过静电纺丝或吹纺丝来制造。这些方法有利于制造需要机械强度的心血管或皮肤支架。然而,合成纤维缺乏包裹细胞的能力。

2. 水凝胶纤维在软组织工程、药物输送和植入式传感器等方面有广泛的应用。水凝胶是一种三维聚合物结构,能够在体内对不同的环境刺激做出反应,如pH值、温度、电场和酶底物。这些材料为细胞的生长和增殖提供了一个有益的环境。湿纺丝和微流体纺丝是制备水凝胶纤维的两种方法。与湿法纺丝相比,微流体纺丝通常能更好地控制纤维的形状和尺寸。

3. 天然纤维,如蛋白质或多糖纤维,具有高度的生物相容性,并在体内降解为无害的产品。用于可降解缝合线的胶原蛋白线可通过湿纺或熔融纺方法制造。具有抗菌特性的壳聚糖用于药物输送和伤口愈合应用。这些纤维通常采用湿纺或电纺方法制造。另一个例子是使用丝素(SF)纱线加工成由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)单丝隔开的纬编织物来治疗颅面复合体的骨质疏松。

4. 复合纤维是由两种或两种以上的成分材料组合而成。复合材料的每个组成部分都是不同的,具有特定的功能。另一方面,在混合系统中,成分可以在整个结构中混合。这种结合通常会提高生物材料的强度、韧性和刚度。

对于上述四类生物纺织品,组织结构的微观结构、机械性能和细胞分布可以通过针织、编织188金宝搏手机版网址或编织纺织方法来控制。如图1所示。

针织结构具有很高的灵活性,可以构建成三维复杂结构,但很难在不同方向上调整性能。例如,针织结构如针织丝胶原蛋白海绵支架已用于肌腱和韧带再生。编织方法提供了创建具有各向异性性质的结构的能力。然而,与针织结构相比,它的柔韧性较差。编织结构模仿心脏组织和软骨的特性。最后,编织结构具有很好的柔韧性,是很好的承重组织。因此,编织结构可用于承重固定和伤口闭合应用。

可见,生物纺织品在组织工程领域具有广阔的应188金宝搏手机版网址用前景。有能力控制微观结构的不同纺织技术使生物纺织品成为各种医疗应用的合适工具。188金宝搏手机版网址尽管生物纺织品领域取得了很大的进展,但由于无法利用合成纤维捕获体内环境,植入式织188金宝搏手机版网址物的应用仍然有限。这一挑战可以通过使用先进的生物材料来解决,通过结合将导致更好的宿主-材料相互作用和集成的特性。���

引用:

1. 组织工程与再生医学“,”(2013年7月22日)。2018年10月7日,检索自https://www.nibib.nih.gov/science-education/science-topics/tissue-engineering-and-regenerative-medicine

2. Akbari, M., Tamayol, A., Bagherifard, S., Serex, L., Mostafalu, P., Faramarzi, N., Khademhosseini, A.(2016)。纺织技术与组织工程:通往器官编织之路。中国生物医学工程学报,28(6),457 - 457。https://doi.org/10.1002/adhm.201500517

3. 里贝罗,V. P.,席尔瓦-科雷亚,J.,纳西门托,A. I.,达·席尔瓦·莫莱斯,A.,马奎斯,A. P.,里贝罗,A. S.,欧·里斯,R. L.(2017)。用于骨再生的丝质各向异性三维生物织物。188金宝搏手机版网址生物材料,123,92 - 106。https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2017.01.027�������������

作者简介:Simran Dayal是美国诺克斯维尔田纳西大学生物医学工程专业的最后一名本科生。她感兴趣的领域包括组织工程、再生医学、生物材料、基因治疗和药物输送系统。

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