關于軟組織替代和再生第一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三一、軟組織替代和再生的概述1、軟組織概念軟組織是指人體的皮膚、皮下組織、肌肉、肌腱、韌帶、關節囊、滑膜囊(滑膜囊為一密閉的結締組織扁囊，有的與關節腔相通，有的則獨立存在。其大小由直徑幾毫米至幾厘米。囊腔內含少量滑液。多存在于皮膚、肌肉、肌腱、韌帶與骨面之間，其作用為增加滑潤、減少摩擦、促進運動的靈活性。)、神經、血管等第二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三2、軟組織的替代與植入（1）.軟組織植入體的體內行為由所用的材料與植入體裝置的設計共同決定原材料的選擇應以材料工程學實踐的合理性為基礎。對材料的適用性的最終評價需要通過體內臨床行為來進行。植入體的性能更多地取決于植入體的設計。（2）.軟組織植入體的成功應用主要依賴于人工合成高分子的發展力學性能比較接近。易于制成不同的形態。第三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三3、組織引導再生

組織引導再生(ＧＴＲ)是近年來在體外、體內、動物、臨床應用實驗基礎上發展起來的一種促進組織再生愈合的新理論及技術。其中組織引導再生材料的研究是目前國內外生物材料研究的一個熱點。ＧＴＲ的機理是依靠機械屏障

,選擇性地引導細胞向受損傷部位附著、遷移并增生,達到組織修復的目的。第四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三4、對人體效應的要求（1）無毒，即化學惰性。一般而言，化學結構穩定的純凈高分子材料對肌體是無毒的。因此，醫用高分子材料要經過仔細純化，材料的配方組成和添加劑的規格要嚴格控制，成型加工的工藝條件、環境以及包裝也要嚴格保證。（2）無熱原反應。（3）不致癌。（4）不致畸。第五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（5）不破壞鄰近組織，也不發生材料表面鈣化沉積。（6）對于與血液接觸的材料，還要求具有良好的血液相容性。血液相容性一般指不引起凝血（抗凝血性能好）、不破壞紅細胞（不溶血）、不破壞血小板、不改變血中蛋白（特別是脂蛋白）、不擾亂電解質平衡。（7）不引起過敏反應或干擾肌體的免疫機理。第六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三5、對軟組織替代材料本身性能的要求(1)耐生物老化（2）易于加工成型（3）物理和力學穩定性（4）材料易得、價格適當（5）便于消毒滅菌第七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三二、軟組織用高分子材料軟組織相容性高分子材料主要用于軟組織的替代與修復，如隆鼻豐胸材料，人工皮膚，人工肌肉，韌帶，協管，食道和指關節材料等。這類材料往往要求具有適當的強度和彈性以及組織相容性，在發揮其功能的同時，不對鄰近軟組織〔如肌肉，肌腱，皮膚，皮下等〕產生不良影響，不引起嚴重的組織病變。軟組織用高分子材料包括組織引導，組織誘導，組織隔離和軟組織的直接替代材料等。第八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三1、組織引導材料2、組織誘導材料3、組織隔離材料第九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三

1組織引導材料

組織引導材料主要是引導組織的再生，如皮膚創傷的修復和神經的再生。引導性組織再生的基本原理是用外科手術方法放置一物理屏障來分離不同的組織，它的主要目的是創造一個相對封閉的組織環境，建立一能使生物再生功能得到最大程度發揮的有利環境。第十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三GTR膜的分類按其材料的來源：

①合成高分子材料：各種濾膜、聚四氟乙烯、聚乳酸、氧化纖維素膜等；

②天然高分子材料，如凍干硬脊膜、膠原膜等。按是否可降解：

非降解性膜材料和可降解性膜材料第十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三非降解性膜材料（不可吸收性膜）優點：膜材料穩定；生物相容性好；膜材料不影響再生過程；可任意調整其在體內滯留時間，出現并發癥時亦可及時除去；有較強的力學性能和再生空間保護能力；應用廣泛，時間長，療效可靠。缺點：臨床應用操作費時而且困難；需再次手術摘除；造價昂貴第十二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三開始應用的非降解性膜材料有硅酮膜、醋酸纖維素膜、e-PTFE類實驗室濾紙等。目前，在臨床應用廣泛而且療效較佳的材料為e-PTFE。該膜能在牙齦組織同牙根表面建立起一有良好力學性能的保護性空間，有利于牙周韌帶細胞在牙根表面生長，為局部血腫提供一類似“帳篷樣”空間結構，同時為修復細胞提供一有利的框架結構。第十三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三Scantlebury總結了1982年至1992年10年間e-PTFE膜材料的研究進展，展示了其發展過程及膜材料的五個關鍵指標。①周圍組織向膜材料內長入②分隔不同細胞③臨床容易操作和使用④再生空間維持能力⑤生物相容性和其他替代材料第十四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三發展前景隨著對膜材料的研究不斷發展，膜材料不斷被改進和完善。如針對再生空間維持能力，新研制出了強度加強的，更易于塑性和臨床操作的e-TPFE材料。其中之一是用一板層的聚丙二醇網對膜材料進行加強，同時在制造過程中被加工成各種外形，來適應某些特殊部位的要求。另一種是應用純鈦對其膜結構進行加強，更加完善了GTR對膜材料的要求。第十五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三可降解性膜材料（可吸收性膜）可降解材料是目前GTR技術研究較多的一類材料，此種材料的使用必須掌握好組織再生與材料降解吸收之間的關系。理想的可吸收性膜能選擇性的引導組織再生，當這一過程完成時，膜性材料將被完全降解吸收。第十六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三分類按其來源分為：

①合成高分子膜，如PLA、PLA/PGA；②天然高分子可降解膜類，如膠原膜、幾丁質、凍干硬脊膜等。第十七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三可降解膜材料應具備以下幾個條件：①能選擇性的引導細胞再生；②具有良好的生物組織相容性及細胞親和性；③有一定的柔韌性和易操作性；④膜的降解速率有可預測性；⑤膜的降解不應干擾組織的再生，降解時間與組織再生進程要協調⑥膜降解過程不妨礙傷口的愈合；⑦降解產物在有機體內無不良反應，無免疫原性。第十八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三如何調控好可降解性膜在體內降解的時間并適應各種類型的缺損，是可降解膜材料研究的焦點。各種可降解膜材料在體內降解速度不同，PLA降解時間為3-4個月，多聚乳酸多基乙酸共聚物為4-8周，膠原膜為2-6周，Cargile膜為4-8周，凍干硬脊膜為6-8周第十九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三2、組織誘導材料

很多細胞和組織的應答反應在體外是很難重現的，但是具有生物活性的生物醫用材料可以對這些反應起誘導作用。其方法是在材料表面鏈接活性配體，令材料釋放生物活性信息分子，以及將細胞貼附在材料表面，并釋放生物信息來達到目的。當蛋白質吸附于材料表面或將三肽分（RGD）固定到材料表面時，可誘導細胞黏附與材料表面。細胞在懸浮狀態容易死亡，但利用材料的誘導作用，將其吸附在材料上則可使其存活并表現出解毒和合成功能。第二十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三在膠原蛋白凝膠中培養肝細胞可誘導聚集體的形成，從而使每個細胞合成白蛋白的量比非具體增加兩倍，聚乙烯醇兩端接RGD能誘導和調控肝細胞的聚集作用。利用材料的誘導作用也可使內皮細胞在幾何形狀固定的裝置中形成毛細管狀物。從羧基乙酸和羧基丙酸共聚物中釋放骨形態蛋白（BMP）可誘導骨的生長和促進骨的修復。第二十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三3、組織隔離材料

組織隔離材料是組織工程的另一重要方面。組織的正常應答反應是免疫排斥，很多疾病的治療都與植入細胞免疫隔離有關。當同種或異種細胞植入宿主時，首先遇到的是異體排斥，利用生物材料將細胞與宿主隔離開，就可以順利解決這一難題?？蓪⒅踩氲募毎靡粋€很薄的聚合物半透膜包封起來制備成為微囊。該半透膜一方面將囊內的細胞與外界分離，避免了排斥作用；同時允許小分子營養物質和產物經半透膜排除。第二十二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三微囊化人工細胞技術（1）微囊化人工細胞技術原理

采用無毒的高分子聚合物制成具有半透膜功能的小球囊，將移植細胞包裹于此球裹內。微囊膜允許通過小分子物質，囊內的細胞可以透過微囊膜與外界進行物質交換，獲得營養和排除代謝廢物，而大分子量的免疫球蛋白不能通過，從而避免免疫損傷。第二十三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（2）微囊的制備囊材是決定微囊性能的關鍵因素之一，它要求具有良好的生物相容性、適度的通透性、一定的機械強度和穩定性。微囊材料有天然、半合成和合成高分子三大類數十種。目前發展最成熟的APA微囊（海藻酸-多聚賴氨酸-海藻酸）采用的材料是海藻酸鈉和多聚賴氨酸。第二十四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三海藻酸鈉與多聚賴氨酸的比較

海藻酸鈉是從天然的褐藻中提取的水溶性聚醛酸鹽，是一種陰離子聚合物。高純度的海藻酸鈉制成的APA微囊生物相容性好，穩定性增加，擴散通透性降低，可以有效的保護移植細胞免遭宿主免疫反應。多聚賴氨酸作為微膠囊合成的陽離子聚合物，有較好的化學穩定性和成模性，但是聚賴氨酸生產工藝復雜，價格昂貴。第二十五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三

由于多聚賴氨酸成本高，價格昂貴，目前有研究表明可以采用殼聚糖替代。從結構上看，殼聚糖具有與黏多糖相似的結構特點，黏多糖在組織中廣泛分布，是細胞膜的有機組成成分之一，故殼聚糖具有優異的生物相容性。殼聚糖分子鏈上有大量的伯氨基，海藻酸鈉的分子鏈上有較大的羧基，二者可以通過正、負電荷吸引形成聚電解質膜，具有較好的成膜特性。為了進一步完善微囊的性能，研究人員在囊材的選擇上做了大量的嘗試，如瓊脂糖、硅酸干、多聚鳥氨酸、聚乙二醇、聚丙烯胺、羥甲基纖維素鈉、硫酸纖維素等均在進一步研究中。第二十六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三微囊制備流程圖

第二十七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三制備微囊的方法

制備微囊的方法主要是利用聚電解質絡合原理，用帶相反電荷的聚陰離子和聚陽離子反應，在生理條件下于活細胞周圍形成包膜。微囊制備方法主要有空氣噴霧成囊法和高壓靜電成囊法，制備過程有一步法和兩步法。

第二十八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三一步法是將殼聚糖和氯化鈣的混合溶液直接滴入海藻酸鈉溶液中反應得到微囊，囊壁含有殼聚糖沉積層、海藻酸鈉—殼聚糖絡合層和海藻酸鈣凝聚層共3層。傳統的微囊制備方法是兩步法。第一步是將海藻酸鈉溶液通過注射器泵的微孔滴入氯化鈣溶液中制備出海藻酸鈣微球；第二步是將海藻酸鈣微球置于殼聚糖溶液中成膜，再以海藻酸鈉溶液中和成膜后的海藻酸鈣微球既得到海藻酸鈉-殼。第二十九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三第三十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三三、皮膚修復和再生用高分子材料1、皮膚的結構和皮膚創傷修復的一般過程2、創傷敷料第三十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三1、皮膚的結構和皮膚創傷修復的一般過程（1）皮膚的結構皮膚是有生命的器官，它覆蓋于整個身體表面是人體最大的器官之一。起著保護機體免受外界物理化學生物的損害和侵入，參與機體的代謝過程第三十二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三皮膚結構示意圖皮膚是由：表皮層、真皮層和皮下組織三部分組成。了解皮膚的結構是分析所有皮膚問題的關鍵。第三十三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三天然皮膚的結構和功能是很復雜的。對于皮膚的功能和結構了解越透徹，越有利于設計具有修復和再生功能的人工皮膚。人工皮膚的設計就是要盡量模仿天然皮膚的結構，包括雙層細胞結構及其細胞外基質，創造皮膚修復和再生的微環境，達到修復和再生受損皮膚的目的。第三十四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（2）皮膚創傷修復的一般過程創傷的種類和程度不同，創傷的修復過程也有不同，但基本過程還是大致相同的，都包括創傷區的壞死組織的清除以及新生組織的增生。第三十五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三

創傷的修復過程主要與創傷的深度有關，可分為3類：表皮性損傷：I類損傷，僅傷及皮膚的表皮層。真皮性損傷：II類損傷，傷及表皮和真皮。全層性損傷：III類損傷，損傷的程度包括皮膚和皮下組織，甚至伴有骨折。I類創傷的修復可以通過基底細胞的分裂，增生，和分化加以修復，可以完全恢復原有的結構和功能。IIIII類創傷的修復大致分為五個時期：第三十六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三II

III類創傷修復過程的五個時期

①滲出變質期該階段從受傷瞬間開始，創傷出現血液、滲出液、壞死破損組織等。血液中的成纖維蛋白原在創口迅速凝固，參與血凝塊的形成。滲出液中含有來自淋巴液的淋巴細胞、來自血液的蛋白和白細胞等，開始早起的炎癥反應，以保護受損組織。此階段，受損血管血流緩慢，充血，導致創傷區水腫，血管通透性增加，使免疫球蛋白滲出血管，迅速進入創部，形成分子感染免疫。此階段維持數小時到十幾個小時。②滲出物吸收期在傷后6~48h，中性白細胞進入創區，吞噬和消滅病原菌，逐漸形成炎癥細胞分解帶。致傷18~24h后，單核細胞和淋巴細胞逐漸進入創區并增多，并逐漸轉變成巨噬細胞，對細菌和壞死組織進行吞噬和清除，為新生組織的長入騰出空間。需要指出的是，巨噬細胞和其他炎性反應細胞還將釋放酸、蛋白水解酶等對受損組織進行水解，此時創面處于酸性環境，可以加速創傷的愈合過程。第三十七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三③肉芽維增生和表皮移行期肉芽組織的增生以成纖細胞的增生開始，并不斷分泌膠原等細胞外基質。在各種生長因子的作用下，成纖維細胞不斷增生，同時血管內皮細胞也不斷增生形成毛細血管。此階段，創緣表皮進入移行期，創緣區的基底細胞和基層棘細胞暫時失去角化能力并形成一種含肌動蛋白的收縮裝置。④纖維增生和創口收縮期此階段肉芽組織開始減少，纖維組織和結締組織開始增生，以增強創面的機械強度。同時傷口逐漸縮小，但創面過大，再生的表皮很難將傷口覆蓋，此時需要植皮。⑤瘢痕形成和組織改建創面缺損少，創面整齊的傷口，通常形成一劃線樣的瘢痕，對功能無影響。缺損較大，創緣不整齊的傷口一般形成寬廣有礙的瘢痕。第三十八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三創傷的修復是涉及免疫細胞、皮膚的正常細胞以及多種酶和生長因子共同配合，協調完成的復雜過程。第三十九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三2、創傷敷料概念：指覆蓋于創面，起保護、預防和控制感染、加速創面愈合等作用的醫療器械。創傷敷藥與創面有明顯的界面，當創傷修復后，敷藥即可去掉。創傷敷料一般只促進皮膚的修復，而不促進皮膚的再生。20世紀60年代，溫特首次證實：密閉濕潤環境下傷口的愈合比干燥空氣創面快50%。這一發現奠定了現代新型敷藥的基礎?，F代敷料主要是以水凝膠，水膠體以及吸水樹脂等為主的濕性輔料。第四十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三潮濕環境促經創面愈合的機理1、潮濕的環境有利于細胞保持活性，同時有利于保持蛋白水解酶的活性。2、濕潤環境能夠促進多種生長因子的釋放。3、濕性敷料能夠調節氧張力，從而促進血管的生成。4、濕性敷料能夠加快創面的愈合。5、濕性敷料不增加傷口的感染率。6、濕性敷料能夠減輕疼痛。總之，濕性敷料能夠創造適合創傷修復的“微環境”,既保持創面的濕潤又防止積液，最大程度發揮人體自身固有的自我修復能力，達到加速創面愈合的目的。第四十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三敷料的種類及特征根據來源分類：植物性敷料、動物性敷料、人工合成敷料。根據發展階段：傳統敷料、現代敷料。根據敷料和傷口的生物學作用：惰性敷料、生物活性敷料。前者為傳統的紗布類敷料，后者主要指能夠與傷口有水分交換的濕性敷料。第四十二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三本節根據習慣將敷料分為傳統敷料，生物敷料，現代敷料。1傳統敷料

主要為紗布類敷料，此類敷料對創面愈合無明顯作用，因此又稱為惰性敷料。一般有棉花和亞麻等制成?？梢云鸬奖Ｗo創面和吸收滲液的作用。優點：價格便宜制作簡單。缺點：無法潤濕創面，細菌易滲入，易與創面粘連，換藥時造成二次創傷等。改進：將傳統敷料經石蠟和羊脂等浸潤，即可制成濕潤性不粘紗布。該敷料不粘連傷口，有一定的濕潤性，但不能吸收滲液。第四十三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三

2生物敷料是指來源于人或動物的敷料，有些是完整的組織，如人羊膜胎膜尸體皮豬皮等。有些是組織的衍生物，如膠原和甲殼等。特點有較強的親水性，生物相容性和可降解性，既可以當作暫時性的創面覆蓋物；也可以植入創口，做引導皮膚再生的組織工程皮膚。該類材料能很好的保護創面，吸收滲液并保持創面濕潤，促進上皮化。缺點有一定的免疫原性

第四十四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三生物敷料主要有異體皮敷料異種皮敷料膠原類敷料殼聚糖敷料第四十五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三3現代敷料主要指根據“濕性環境促進創面愈合”理論設計的合成敷料和天然敷料（主要指澡酸鹽類敷料)。敷料對創面的保濕可以通過以下幾個方面獲得：一是為創面補水(水凝膠敷料)；二是吸收滲液并保水（水凝膠藻酸鈣泡沫型敷料等）。三是對滲液進行控制蒸發（薄膜型敷料）。不同的敷料適合不同的創面，薄膜型敷料適合滲液少的淺表損傷；水凝膠敷料適合干硬的創面；水膠體和泡沫型敷料適合中等程度滲液的傷口；藻酸鈣和泡沫敷料適合嚴重的滲液傷口。第四十六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三薄膜型敷料薄膜敷料由一層聚合物薄膜組成，主要是彈性體材料，包括硅橡膠和聚氨酯。其適合于滲液少的淺表性損傷，它對滲液的處理就是通過轉送水蒸氣。如含有適當親水性聚乙二醇軟段的聚氨酯彈性體薄膜能夠只轉運水蒸氣，而液滴卻不能通過薄膜。

優點既可以對創面起屏障保護作用又可以通過轉運水蒸氣防止創面積液，其作用類似于皮膚的表皮層。第四十七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三

水凝膠型敷料水凝膠是一種在水中溶脹的親水性聚合物網絡,一般的含水率可以達到80%以上。聚合物鏈之間可以是物理交聯，也可以是化學交聯的。水凝膠一般由內層的聚合物水凝膠和外層的聚合物襯墊組成。外層的襯墊可以控制水分蒸發，內層的聚合物水凝膠可以對傷口進行補水或是吸收多余的滲液。優點保持傷口的潤濕，減輕疼痛，并不粘連傷口。適合于干硬的慢性傷口和燒傷的治療。但是水凝膠敷料吸水后易膨脹，造成與創面的分離，因此一般需要外包扎紗布敷料。第四十八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三

水膠體敷料

水膠體敷料由聚合物基材和粘連在基材上的親水樹脂石蠟和橡膠粘連劑等組成，親水性樹脂由明膠果膠和羧甲基纖維素等組成。這些親水性樹脂可以吸收傷口的滲液，形成一層凝膠，既防止積液又保持創面的濕潤。其對滲液的處理主要靠吸收。這類敷料用于傷口時，患者感覺舒適，也不粘連傷口，易于更換。第四十九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三泡沫型敷料泡沫型敷料具有多孔性，具有較大的吸收滲透的能力，對氧氣和二氧化碳等幾乎能完全透過。制備泡沫敷料的材料主要為親水性的聚氨酯和聚乙烯醇。泡沫型敷料對滲液的處理是靠海綿型的水蒸氣吸收和轉運機理完成的。優點可以制成各種厚度，可以載藥，對傷口的順應性好。但泡沫敷藥一般需要輔助綁扎材料來固定。第五十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三藻酸鹽類敷料藻酸是海藻中提取的一種多糖類高分子材料，加入鈣鹽后形成不溶性的藻酸鈣。藻酸鹽敷料主要為無紡布纖維組成，其特點是可以吸收大量的滲液，適合滲液很多的傷口。吸水后，鈣離子與傷口的鈉離子進行離子交換，在傷口形成藻酸鈉的凝膠，進入傷口的鈣離子可以促進止血。藻酸鹽吸水后在傷口形成的凝膠易于傷口的膿液混淆，但該凝膠本身不會對傷口造成損害，可以用生理鹽水沖洗掉，再更換敷料。該類敷料也需要輔助綁扎材料固定。第五十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三敷料的發展方向生物學需要保持創面濕潤以利于修復細胞的生長；維持創面溫度；防止細菌污染，減少營養物質經創面丟失；保護新生組織；減少或防止疤痕形成。。滿足病人需要加速創面愈合，縮短治療時間；換藥不疼；減緩疼痛；減少換藥次數；無異味；可洗澡；良好的順應性，無明顯異物感；不引起過敏或異物反應；價格合理。滿足醫務人員需要減少換藥工作量；透明，便于觀察傷口愈合情況；換藥簡單，易清潔傷口；無需膠帶固定。滿足管理人員需要容易儲存；安全性好。第五十二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三四、人工皮膚第五十三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三1、定義：具有皮膚功能的，用合成或生物衍生材料或其復合材料制備的薄膜。為一種皮膚創傷修復材料和損傷皮膚的替代品。第五十四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三2、基本簡介：人工皮膚是指利用工程學和細胞生物學的原理和方法，在體外人工研制的皮膚代用品，用來修復、替代缺損的皮膚組織。人工皮膚高度近似人類皮膚，在治療燒傷、燙傷方面具有減輕患者疼痛，愈后不留瘢痕的特效，并且對治療糖尿病足等長期難愈性潰瘍具有良好療效3、人工皮膚基本可分為三個大類型：表皮替代物、真皮替代物和全皮替代物第五十五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三4、人造皮膚的發展（1）、20世紀50年代開始使用生物敷料、合成敷料為人工皮膚的制備奠定了基礎（2）、70年代中期將體外培養的表皮細胞移植于傷口創面取得成功。（3）、80年代以膠原為主要原料合成人工皮膚（4）、90年代以來，醫學界已成功將人工皮膚用于大面積深度燒傷創面的修復（5)、目前，主要人工皮膚產品有：Dermagraft、IntergaTM和Apligraft等第五十六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三5、特點：（1）無毒、無致熱原性，具有良好的生物相容性（2）可預防病原微生物入侵，降低感染發生率；（3）機械強度高，并且彈性好；（4）可促進上皮組織快速愈合；（5）減少創面體液滲出，并保持局部濕潤的微環境；（6）具有良好的通透性和透氣性；（7）可常規消毒和滅菌，便于儲存和運輸。第五十七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三6、臨床應用：1、皮膚潰瘍的治療；2、大皰性表皮松解癥的治療；3、光化性紫癜的治療；4、燒傷的治療；5、外傷及手術后皮膚缺損的治療；6、整形術中的應用；7、新技術與組織工程技術的結合。第五十八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三合成高分子人工皮膚臨床常用的合成高分子材料人工皮膚主要有兩種形式,一種是合成纖維織物,大多采用尼龍.聚酯,聚丙烯等合成纖維織成絲絨狀表面以利于人體組織的長入和固定,同時織物的基底層涂布硅橡膠或聚氨基酸.聚氨基酸涂層具有優越的透濕性，特別是氧化聚蛋氨酸具有優異的組織相容性，而無抗原性。第五十九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三另一種是聚乙烯醇.聚氨酯.硅橡膠.聚乙烯.聚四氟乙烯多孔膜，厚度為20um的硅橡膠薄膜水蒸氣透過性為427mg/(cm2.h)，它與創面密合性良好，有效地防止細菌侵入引起感染，Gourlay還證明了硅橡膠有促進組織自然再生的作用，拉伸加工后的聚四氟乙烯有極細的連續氣孔，氣孔率可達70%-80%，具有良好的透氣性.吸濕性，創面貼敷柔軟，利于創面的生長愈合。第六十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三天然高分子人工皮膚臨床常用的主要有兩類。一類是同種異體或異種組織，如人或動物的羊膜.腹膜和皮膚，其中以同種異體皮最好，但來源困難。另一類是膠原蛋白。膠原是蛋白質，廣泛存在于哺乳類動物體內，如皮膚.肌腱.韌帶等，作為人工皮膚用的膠原關鍵是面貼附性好，能被消化吸收，抗原性微弱，對組織修復有促進作用，又是上皮細胞修復的良好基礎。以膠原蛋白制造的人工皮有膠原膜.膠原海綿.膠原泡沫及纖維蛋白膜等。第六十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三復合材料人工皮膚臨床應用效果較好的人工皮膚大多是復合結構的，外層材料多選用硅橡膠.聚氨酯.聚乙醇等薄膜，其表面微孔較小，具有屏障作用，可防止蛋白質.電解質的丟失和細菌的侵入，并可控制水分的蒸發。內層材料多選用各種膠原蛋白質薄膜或絨片，尼龍或滌綸纖維織物，其表面較粗糙，微孔較大，有利于創面肉芽組織.成纖維細胞的長入，增加貼附力，防止皮下積液。第六十二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三膠原蛋白能增加對組織的帖附性，又能降解吸收。絲絨型人工皮當肉芽組織長入絲絨后不易自創脫離。創面邊緣上皮細胞可沿著絲絨的纖維向創面中央生長，在其擴展過程中，人工皮與創面能自然分離，至創面上皮時，人工皮被擠脫落。聚氨酯與聚乙烯醇海綿型人工皮的海綿孔中只有肉芽組織長入，長皮細胞不能沿著孔眼向中央擴展生長，創面不能自行上皮化，上皮須將海綿剝去再植皮，且易在創面上留下海綿碎屑。膠原海綿與上述海綿不同，當肉芽組織侵入海綿孔的同時，內層的膠原逐漸被溶解吸收，創面邊緣上皮組織也向中央擴展生長，創面能上皮化。第六十三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三五、人工肌肉1、人工肌肉定義“人工肌肉”又叫電活性聚合物，是一種新型智能高分子材料，它能夠在外加電場的作用下，通過材料內部結構的改變而伸縮，彎曲、束緊或膨脹，和生物肌肉十分相似。第六十四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三第六十五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三2、人工肌肉的分類人工肌肉根據其材料結構和能量來源分為內在收縮式和外在收縮式。內在收縮式人工肌肉是一種具有簡單收縮功能的對周圍環境有反臆的化合物，按其發展歷程分為“化學機械能型(chemical—mechanical，CM)”和“電一化學機械能型(electrical—chemicalmechanical,ECM)”，前者是指由化學能直接轉化為機械能的收縮材料；后者又分為兩代，傳導離子的聚合物為第一代,傳導電子的為第一代。外在收縮式人工肌肉日前有氣動人工肌肉(pneumaticartificialmuscle，PAM)、液體驅動人工肌肉和磁性橡膠人工肌肉。第六十六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三3、內在收縮作用的致動材料按特點可分為以下主要類型

（1）pH響應型水凝膠（2）電化學型導電聚合物（3）離子聚合物金屬復合物（4）電場反應式彈性體（5）場致電收縮型聚合（6）磁敏型收縮材料（7）碳納米管收縮材料第六十七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（1）pH響應型水凝膠

該材料能在水中溶脹，隨酸堿度的變化，纖維有可逆收縮和溶脹，并將化學能轉化為機械能，對其的研究在少數發達國家已取得較大進展。pH響應型水凝膠長度變化約為80%，收縮響應時間不到2s,目前已用于直接心臟輔助裝置的研究中。最近，Ismail等采用殼多糖經過一系列生化作用制成的新型生物材料—電驅動生物聚合體水凝膠/多聚陰離子集合體微纖維,在周圍環境pH值變化或給予電刺激時，會產?；瘜W或電化學式的驅動作用一。由于摻進了多聚陰離子，與單純的生物聚合體在性能上具有質的區別，尚需進一步研究。第六十八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（2）電化學型導電聚合物

是聚合物表面經修飾后形成的結合型聚合物，在電化學氧化還原條件下，活動層壓迫雙層結構組合體使其彎曲，目前要向微形化設備發展，在抽吸生物標本和注射藥物等方面已有應用研究。第六十九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（3）離子聚合物金屬復合物

該材料是以氟聚合物為骨架的膜材，表面結合鉑或金以形成復合物，制成樹枝狀電極，驅動電壓在4～7V時膠條向正極彎曲，彈性好，可產生10～100的位移和10～30MPa的壓力。早在1993年，美國能源部國家實驗室就把IPMC注冊成世界首個合成人工肌肉專利。對IPMC的研究已相當成熟，近來該材料在人工心臟方面的應用有了新的發展。第七十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（4）電場反應彈性體

此材料為單軸或雙軸預應力膜材，收縮比為普通聚丙烯的215%，其原理是利用麥克斯韋電場力的效應，收縮比、擠壓力、反應時間等指標均超過天然肌肉，應用電壓高達干伏，有擊穿生物體的可能。由于該材料只能制成薄膜形式，實際用中要進行集成制作技術開發。近來出現的由丙烯酰胺和羧酸誘導劑合成的水凝膠，在中性條件下施加很低的電壓(3V)即能發揮功能。其電驅動功能與水凝膠前體的溶解和聚合狀態有關。第七十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（5）場致電收縮型聚合物

有電斂伸縮弛豫鐵電聚合物和電致伸縮移植體聚合物兩種。1998年，Science雜志曾刊登相關論文，該材料由25~40m厚的偏二氟乙烯-二氟乙烯對半摻比的共聚物P(VDF—TREE)薄膜制成，外被覆金電極膜，具有很高的能量密度，制作時使用電輻射加工。第七十二頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（6）磁敏型收縮材料

是一種磁敏纖維和溶劑組分敏感材料。在纖維中引入液狀磁性流體可保持超常的磁性，以產生沿磁場方向伸縮的行為。通過調節磁性流體的含量和交聯密度等因素，可以得到對磁刺激十分靈敏的凝膠纖維。利用高分子鏈與溶劑的相互作用力變化，非聚電解質凝膠纖維對溶劑組分的變化能產生響應。此類材料可由PVA和聚烯丙胺等加工而成，產生的力達167N，收縮率為32%，僅重190g。墨西哥學者用稀土材料做成的此種收縮材料已用于人工假體肌肉的再造，能達到很好的隨意控制效果。第七十三頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三（7）碳納米管收縮材料

該材料是隨著納米技術的發展而產生的。1999年，新型材料電容驅動式碳納米管被用致動器，原理是把碳納米管加工后制成紙狀條，兩邊施加電壓，其反應快達15Hz，可在0.5V下60次／min運行14萬次，效率為33%，壓力達0.75MPa。該類納米材料目前發展勢頭十分迅猛，但造價昂貴，限制了該材料的快速發展。有研究者將這種碳納米管少量加入到多聚陰離子集合體纖維中，顯著改善了多聚陰離子集合體纖維的電化學力學特性，大大提高了其作為人工肌肉的驅動性能。第七十四頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三六其他類人工韌帶人工血管第七十五頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三人工韌帶

ArtificialLigament第七十六頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三人工韌帶的研究與臨床應用經歷了漫長的曲折的過程。自20世紀60年代，人工韌帶已經進入臨床的應用。在材料選擇上，完全合成的碳纖維韌帶，因在關節和淋巴內釋放磨損顆粒，因其顯著的炎癥反應。此后，以碳支架結合膠原聚四氟乙烯纖維束合成的聚合物，臨床成功率均不高。近年來LARS聚酯韌帶的近期優良結果受到了關節鏡與骨骼運動醫學領域的重視。設計上，該韌帶除了具備2000-4000N的抗拉強度外，其將關節內部分以多根平行纖維排列，允許扭曲和纖維長入。第七十七頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三膠原支架韌帶在認識到合成韌帶的持久、不降解性質后，研究人員開始進一步的研究生物學支架，其中大多數為膠原支架，使用膠原支架的韌帶重建，已經產生特定位點重新塑形，在隧道附著點成骨、韌帶樣過渡區及關節內區域韌帶樣膠原排列的可喜效果，也有人以膠原纖維或在膠原纖維上種植成纖維細胞，試圖再生新韌帶。這些方法的主要缺陷為膠原支架是異源的，具有相似的并發癥。第七十八頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三組織工程韌帶

Cao等在無胸腺裸鼠皮下種植帶有小牛肌腱細胞的乙醇酸支架，再生的新肌腱力學特性類似于正常小牛肌腱力學特性.Ibarra等采用相似的技術，將從小牛交叉韌帶提取的成纖維細胞種植在聚乙醇酸支架上后，再種植于裸鼠背部皮下，幾周后再生出韌帶樣結構.

在這兩項研究中，隨著時間的推移，再生組織似乎獲得了與正常韌帶和肌腱類似的大體和組織學特性第七十九頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三人工血管人工血管定義人工血管是以尼龍、滌綸、聚四氟乙?。≒TFE）聚氨酯等合成材料人工制造的血管代用品，適用于全身各處的血管轉流術。第八十頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三第八十一頁，共九十二頁，編輯于2023年，星期三人工血管的材料設計

優良的的人工血管設計必須仔細考慮血管構造和流變學性質。作為人工血管材料，除滿足一般醫用高分子所必須的條件之外還應具備以下條件：1.生物相容性在體內不變形，沒有異物反應，在體內不老化；富有粘彈性，與人體血管盡可能近似；具備對血液流動有利狀態具有適當的網眼結構，便于集體組織的長入而組織化；優良的抗凝血性能，無毒性、無抗原性，不致癌；2.工程效應有耐疲勞性容易加工成型易于縫合，不會綻開材料易