生物可降解PHB等支架在组织工程中应用研究

  

生物可降解PHB等支架在组织工程中应用研究

组织、器官的丧失或功能障碍是人类健康所面临的主要危害之一,也是人类疾病和死亡的最主要原因,我国因创伤和疾病造成的组织、器官丧失或功能障碍病例据世界各国之首。组织工程应用了细胞生物学和细胞工程学原理,在解决临床上器官、组织的修复和可供移植的器官、组织严重不足之间矛盾的方面,展示了广阔的前景,具有极大的社会、经济效益。组织工程用支架为细胞提供了获取营养、气体交换、排泄废物和生长代谢的场所,是具有一定外观与功能的组织、器官的物质基础。组织工程的核心是建立由细胞和支架构成的三维空间复合体,支架在组织工程中起到了重要的作用。但是,国外的支架价格昂贵(基材15美元/克),而国内具有自主知识产权的PHB类优质支架基材价格仅0.28美元/克,为支架加工提供了广阔的发展空间。
清华大学化学工程系胡平教授领导的工作小组从1998年开始对组织工程用支架的制备进行了深入、广泛的研究,能够制备各种形状(如膜状、片状、圆柱状、管状、纤维状等任意几何形状)、各种尺寸的以聚β-羟基丁酸酯(PHB)、β-羟基丁酸酯与β-羟基己酸酯的共聚物(PHB-HH)、聚乳酸(PLA)、羟基乙酸-乳酸的共聚物(PLGA)为基材的可降解多孔支架及羟基磷灰复合支架(见附图),以及聚丙烯酸类水凝胶支架。多孔支架的孔径在100~500微米之间(可调),孔隙率可达90%以上,降解速度可调。制备的多孔支架已在中科院力学所、军事医学科学院、三零一解放军总医院、整形外科医院,第四军医大学,潍坊医学院试用,效果反应良好,例如:与中科院力学所的合作研究表明,经多聚赖氨酸处理的PHB表面细胞粘附力大、细胞种植效率高,为PHB支架应用找到了一个较好的表面修饰方法;组织切片显示在PHB支架中的成骨细胞经21天体外培养后形成了骨组织,Van Kassa 染色表明在PHB支架中的成骨细胞体显示了正常的生理功能,形成了矿化区,为将来把体外工程化的组织移入体内打下一定的基础,、与第四军医大学、北京军事医学科学院基础所合作,利用骨髓基质细胞、软骨细胞成功构建出组织工程骨及软骨。8周内即见层板骨形成,局部已有血管长入(见附图)。展示出我们制造的支架应用前景广阔。
以PHB-HH为基材的多孔支架正在与北京阜外医院、广州人民医院、武汉同济医院等单位合作进行心脏瓣膜组织工程研究。

本研究成果受到科技部生物技术中心的资助,是国家科委"九五"攻关项目之一(96-C03-03-02)。为了保护民族支架制备的知识产权,我们同时申请了两项专利:一种组织和器官修复用多孔支架的制备方法(申请号:00105638.7,公开号:1269247),相分离粒子滤出法制备组织、器官用修复多孔支架的方法(申请号:00105637.9,公开号:1275617)。

联系方式
项目联系人:胡平、高峰 通讯地址:清华大学化工系高分子所(清华大学化学馆401室)
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