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组织工程支架

1990
  • Robert Langer
  • Joseph Vacanti
用于医学组织再生的生物材料支架。

组织工程支架是一种多孔的三维生物材料结构,可作为组织再生的临时模板。它旨在支持细胞附着、迁移、增殖和分化,引导新的功能性组织的形成。其关键特性包括生物相容性、生物降解性、适当的机械强度、高孔隙率以及便于营养物质和废物运输的互联孔隙网络。

组织工程支架的设计是一个复杂的优化问题。材料的选择至关重要;胶原蛋白和海藻酸盐等天然聚合物具有良好的生物相容性,但机械性能可能较差,而聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)和聚己内酯(PCL)等合成聚合物则具有可调降解率和机械强度。支架的结构同样重要。高孔隙率和相互连接的孔隙结构对于细胞渗透以及氧气、营养物质和代谢废物的扩散至关重要。孔隙大小必须针对特定细胞类型进行优化,以促进粘附和组织形成。先进的制造技术可用于控制这些结构特征。例如,电纺丝技术利用高压将聚合物溶液纺成纳米纤维,模拟天然细胞外基质(ECM)。 快速成型制造 (3D打印)技术可以根据CT扫描等医学图像制作出具有精确几何形状的患者特异性支架。此外,支架还可以通过加入生长因子、信号分子或纳米粒子进行功能化,从而积极引导细胞行为。理想的支架通过水解或酶作用降解,降解速度与新组织形成的速度相匹配,逐渐将机械负荷转移到新生组织上,直到支架完全被健康、功能性的宿主组织取代。生物反应器通常用于在植入前提供可控的流动和机械刺激,使这些构建体在体外成熟。

UNESCO Nomenclature: 3201
- 医学

类型

物理设备

中断

革命

使用方法

新兴技术

前体

  • 开发用于缝合线的可生物降解聚合物(如 PGA 和 PLA)
  • 细胞培养技术的进展
  • 了解细胞-细胞外基质(ecm)相互作用
  • 生长因子的发现及其在组织发育中的作用

应用

  • 骨和软骨的再生
  • 烧伤患者的皮肤移植工程
  • 血管和心脏瓣膜的形成
  • 使用引导导管修复神经损伤
  • 肝脏和膀胱等生物人工器官的开发

专利:

NA

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相关内容: 组织工程、支架、生物材料、多孔、可生物降解、细胞粘附、再生、3d 打印、电纺丝、PLGA。

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