利用水凝胶设计组织再生微环境VIP专享VIP免费

解剖科学进展ProgressofAnatomicalSciences2014Sep,20(5):458~462利用水凝胶设计组织再生微环境*葛丽，刘立伟，刘奇坤，石娟，宋文刚（泰山医学院基础医学院，山东泰安271000）Engineeringthetissueregenerativemicroenviromentwithhydrogel*GELi,LIULi-wei,LIUQi-kun,SHIJuan,SONGWen-gang（SchoolofBasicMedicalScience,TaishanMedicalUniversity,Tai'an271000,China）【Abstract】Atpresent,howhydrogelsofferthreedimension(3D)microenvironmentforcellsandtissuesgrowthhasbecomeresearchhotspotintissueengineeringandregenerativemedicine.Intelligenthydrogelsmodifiedbybioactivemoleculesareimportantbiomaterials,andcanacceleratetissueregeneration.Hydrogelscanbedividedintonaturalandsynthetichydrogelsaccordingtotheirsoures.Hydrogel'sdesignstrategymainlyconsistsofseveralaspectsasfollows:hydrogel'sdesignofbiodegradablesensitivedomains,acquisitionofbiologicaladhesion,modificationofgrowthfactorsandcytokines,inaddition,thevascularremodelingoftissueswasalsodiscussedemphatically.【摘要】水凝胶如何为细胞、组织的生长提供三维微环境已成为组织工程和再生医学领域的研究热点，生物活性分子修饰获得的智能水凝胶是能够促进组织再生的重要生物材料。根据水凝胶的来源，可将其分为天然和合成水凝胶两种类型。水凝胶的设计策略主要包括凝胶降解敏感位点的设计、生物黏附性的获得、生长因子和细胞因子对凝胶的修饰以及再生组织的血管重建。此外，本文以智能水凝胶在软骨组织工程、神经组织工程等方面的应用为例，阐述了水凝胶在组织工程和再生医学领域的突出研究进展。【中图分类号】R318.08【文献标志码】A【文章编号】1006-2947(2014)05-0458-05【收稿日期】2014-05-04【基金项目】国家自然科学基金项目（81172791）；山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目BS2009SW009；山东省医药卫生科技发展计划项目2011HZ105*通讯作者(Towhomcorrespondenceshouldbeaddressed)（）（）目前迫切需要改进组织损伤的临床治疗方案，以更加有效地促进组织的修复和再生。生物支架材料在组织工程和再生医学中扮演着重要角色，其能为细胞生长和新生组织沉积提供机械支持和发育引导。随着对生物材料的研究和对干细胞生物学以及细胞信号网络复杂性的深入理解，多种新型生物材料已开发出来，这为组织工程和再生医学在临床中的应用开辟了一条崭新的道路。传统再生医学的治疗理念是利用来自体内的重组细胞替代损伤组织，这会耗费大量人力和资金；然而随着新型生物材料的开发利用，将负载生物活性分子的生物材料移植进入损伤部位，不但能够节约人力和资金，而且能够改进治疗微环境、控制宿主细胞的修复过程。目前，在大量生物支架系统中，水凝胶是组织工程应用最广泛的类别之一。水凝胶是一种含有多种亲水基团，能在水中溶胀形成三维网络结构的高分子聚合物。水凝胶本身具有生物惰性，但经过生物活性分子修饰后，其能够对外界环境如温度、pH、离子浓度、电、光、磁场等微小的变化或刺激产生显著应答并能随之发生突跃性[1]改变，此类称之为智能水凝胶。智能水凝胶能够高度模拟天然细胞外基质（extracellularmatrix,ECM），其不但具有生物相容性，而且能够引导细胞生长和新生组织的重塑。目前，智能水凝胶在组织工程和[2]再生医学中的应用备受关注。本文讨论了可移植智能水凝胶在组织工程和再生医学中的最新研究进展和应用，其整合了当前对细胞信号、干细胞生物学和材料设计的理解。我们强调了可溶性信号分子和ECM蛋白在指导细胞行为以及它们与天然来源水凝胶和合成水凝胶整合过程中的作用。尤其是，重点关注用大量信号分子如蛋白酶敏感结构域、细胞黏附配体、生长因子和细胞因子使水凝胶功能化，并且诱导其形成自组装的微血管网络，以此设计一种能够促进损伤组织修复的再生微环境。1水凝胶的分类1.1天然水凝胶天然水凝胶可从自然界中直接获得，包括明胶、胶原、纤维蛋白、藻朊酸盐、透明质酸、琼脂糖、壳聚糖等。天然水凝胶具有特异的细胞作用靶点，对细胞的亲和性好。[3]...