[01499241]组织工程皮肤再生修复材料

皮肤是人体最大的器官，约占人体重量的16％，是机体与外界的天然屏障与沟通的桥梁。然而，大面积暴露在外部环境中的皮肤组织时刻都可能受到损伤，其中烧伤、机械创伤以及慢性疾病导致的溃疡（如糖尿病）是造成皮肤缺损及功能丧失的主要原因。皮肤的缺损轻则影响病人的外表美观，重则引发感染或电解质与水分的大量流失，导致病人的死亡。据统计，美国每年的烧伤患者高达150万人，其中的75000人属于严重烧伤患者，由于治疗不及时以及感染等原因导致死亡人数在5000～12000。在我国，每年因为烧伤、机械损伤或慢性皮肤溃疡而需要医治的患者高达数千万。因此开发出能有效促进创面愈合与皮肤组织再生的新型皮肤替代产品具有重要的社会效益和经济效益。 治疗全层皮肤缺损的关键是使创面尽早封闭，以减少机体消耗和内环境紊乱，以及微生物入侵等并发症的发生。迄今为止，自体皮移植仍然是临床治疗全层皮肤缺损最有效的方法。然而对于大面积烧伤患者，往往存在供皮部位不足的问题，需要经过多次移植才能最终治愈。对于不能在短期内实现自体皮移植的大面积烧伤患者，在等待自体皮移植的过程中，由于创面长期暴露，极易造成患者体液大量流失，创面严重感染，最终可能由于脓毒症或多系统器官衰竭而死亡。 大面积皮肤缺损的高发病率和高死亡率是驱动各国研究者不断研究开发皮肤替代物的根本动力。皮肤敷料和创面覆盖物的暂时性，决定了其只能在自体皮移植前维持创面清洁和延长患者生存时间上起作用，无法在结构上和功能上实现受损皮肤的再生。近年来，随着组织工程技术和再生医学的发展，开发出具有生物活性的永久性皮肤替代物已经成为可能。其中，能够原位诱导皮肤创面再生的皮肤再生支架材料得到广泛关注。通过对皮肤双层结构的模拟，设计了一种具有模拟表皮层和真皮层双层结构的皮肤再生支架。其中真皮层支架起到诱导皮肤真皮再生的作用；而表皮层覆盖物则起到隔离外界环境、避免细菌侵入、防止水分蒸发等作用 。 据统计，在美国每年有约200万以上的慢性皮肤溃疡延迟愈合和不愈合的患者，其中约有50万以上的病人是糖尿病慢性皮肤溃疡患者，这部分患者由于无法的到及时有效的治疗，有约5万人要接受截肢手术。我国的人口是美国人口的6倍，每年由于烧伤，机械损伤，以及慢性皮肤溃疡而需要治疗的患者达上千万。国外皮肤再生支架的同类产品Integra由于价格昂贵（高达8000元/100cm2），远远超出中国普通消费者的消费水平，尚未在中国市场得到广泛的应用。该皮肤再生支架成本低于500元/100cm2，以2000-4000元/100cm2的价格推向市场能够为普通消费者接受。假设中国每年有100万患者需要使用皮肤再生支架治疗皮肤缺损，人均使用100cm2，每100cm2按2000元计，那也将是一个每年高达20亿的市场，具有广阔的市场潜能。皮肤再生支架具有仿皮肤组织的双层结构，即多孔海绵体层（仿真皮结构）和致密层（仿表皮结构）。该支架具有适宜皮肤成纤维细胞生长和皮肤再生修复的微结构，支架的大小，厚度，微孔孔径，孔隙率以及孔的连通性等各项技术指标可稳定可控，并以达到批量制备的技术要求。 该皮肤再生支架具有良好的吸水性能和接近人体皮肤的透湿率。在20℃，35%相对湿度下，再生支架的透湿率为15.5g/m2.h。在20℃，75%相对湿度下，其透湿率为4.0g/m2.h（表1）。再生支架具有足以满足手术操作和包扎的拉伸强度，干态下，皮肤再生支架的拉伸强度为0.103MPa，湿态下，支架的拉伸强度为0.125MPa。我们开发了两种化学改性技术，对皮肤再生支架进行处理后，能有效提高再生支架的降解稳定性、湿热稳定性和抗细胞收缩稳定性，获得了具有可控降解速率的再生支架。通过动物体内埋植实验（免疫组化染色），该皮肤支架在埋植1周后，支架发生少量（小于10％）的降解，降解50％需要4周的时间，8周后支架几乎完全降解，表现出较理想的降解速率，能够匹配皮肤再生的需要。 在上述皮肤再生支架的基础上，我们发展了自组装技术和肝素特异性结合技术，将多种细胞生长因子与再生支架复合，实现了生长因子在再生支架中的固定化，并有效保持了细胞生长因子的生物活性，获得了具有更高生物活性皮肤再生支架。 该皮肤再生支架通过了浙江省医学科学院生物安全性评价试验室的检测，再生支架无细胞毒性，无明显潜在致敏性和皮肤刺激性，已达到国家三类医疗器械所规定的生物安全性标准。体外人成纤维细胞培养结果证明，成纤维细胞在支架中具有良好的细胞活性和增殖活性，并可正常分泌细胞外基质。