膜生物材料及在组织工程中的应用：“引导膜再生理论”的展望

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0777

中国组织工程研究

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膜生物材料及在组织工程中的应用：“引导膜再生理论”的展望

李栎¹，张恒²，唐历波¹

¹海南医学院基础医学与生命科学学院，海南省海口市 571199；²盘锦市图书馆，辽宁省盘锦市 124000

收稿日期:2018-01-18 出版日期:2018-08-08 发布日期:2018-08-08
通讯作者: 唐历波，硕士，教授，海南医学院基础医学与生命科学学院，海南省海口市 571199
作者简介:李栎，女，1978 年生，辽宁省盘锦市人，汉族，博士，副教授，主要从事细胞与分子生物学研究。
基金资助:
海南省自然科学基金(813190)

Membrane biomaterials in tissue engineering: an outlook on guided membrane regeneration theory

Li Li¹, Zhang Heng², Tang Li-bo¹

¹School of Basic Medicine and Life Sciences, Hainan Medical University, Haikou 571199, Hainan Province, China; ²Panjin Municipal Library, Panjin 124000, Liaoning Province, China

Received:2018-01-18 Online:2018-08-08 Published:2018-08-08
Contact: Tang Li-bo, Master, Professor, School of Basic Medicine and Life Sciences, Hainan Medical University, Haikou 571199, Hainan Province, China
About author:Li Li, M.D., Associate professor, School of Basic Medicine and Life Sciences, Hainan Medical University, Haikou 571199, Hainan Province, China
Supported by:
the Natural Science Foundation of Hainan, No. 813190

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

天然脱细胞基质膜：是一类来源于动物组织或尸体的材料，包括猪小肠黏膜下层、小牛真皮脱细胞基质、人羊膜脱细胞基质、动物角膜脱细胞基质等，一般采用酸碱或酶的方法溶解基质材料上的细胞，仅保留细胞外基质。天然脱细胞基质膜常被用于膜引导材料诱导组织再生，由于属于天然材料，具有合适的孔隙度和吸附性，适合细胞的黏附和生长，具有良好的生物相容性，常用于制作人工血管和人工皮肤的替代品。

天然有机高分子膜：利用天然有机高分子材料经化学或物理处理后形成膜，包括蛋白质类、多糖类。

背景：膜生物材料是一大类与组织工程及再生医学密切相关的基础材料，在组织构建和器官再生领域得到了广泛应用。

目的：综述各种成膜材料及其在组织再生中应用。

方法：利用计算机检索PubMed及中国期刊全文数据库2002年1月至2017年3月有关膜生物材料的论文133篇，英文检索词“membrane biomaterial，scaffold，tissue engineering，regeneration medicine”，中文检索词为“膜生物材料，支架，组织工程，再生医学”。通过归纳整理最后选定45篇文献进行综述。

结果与结论：按膜生物材料的来源可分为天然脱细胞基质膜、有机高分子膜及人工合成大分子膜。天然有机高分子膜利用天然有机高分子材料经化学或物理处理后形成膜，包括蛋白质类与多糖类。人工合成的有机大分子种类繁多，主要有聚乳酸和聚乙醇酸及两者共聚物、聚乙烯醇、聚己内酯、聚羟基丁酸等。目前，围绕着膜生物材料在组织工程中的应用，在基础领域中逐渐形成一个膜再生诱导理论，已在骨组织诱导再生实践中得到广泛应用。今后需要进一步完善“引导膜再生理论”并在其他组织再生中推广应用。

ORCID: 0000-0002-3772-3785(李栎)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 再生医学, 天然脱细胞基质, 胶原, 羊膜, 壳聚糖, 纤维素膜, 医学组织工程, 海南省自然科学基金, 生物材料

Abstract:

BACKGROUND: Membrane biomaterials are a kind of basic materials closely related to tissue engineering and regenerative medicine, which have been widely used in tissue construction and organ regeneration.

OBJECTIVE: To review a variety of film forming materials and their application in tissue regeneration.

METHODS: PubMed and Chinese Journal Full-Text Database were searched by computer for articles concerning membrane biomaterials published from January 2002 to March 2017. The key words were “membrane biomaterial, scaffold, tissue engineering, regeneration medicine" in English and Chinese, respectively. Initially 133 articles were retrieved, and finally 45 articles were included in result analysis.

RESULTS AND CONCLUSION: Membrane biomaterials from different origins can be divided into natural acellular matrix membrane, organic polymer membrane and synthetic macromolecular membrane. Natural organic polymer membranes, including proteins and polysaccharides, have been prepared by natural organic polymer materials using chemical or physical treatments. Synthetic organic macromolecules are various, mainly including polylactic acid, polyglycolic acid and their copolymers, polyvinyl alcohol, polycaprolactone, polyhydroxybutyrate. Until now, a membrane regeneration theory gradually forms in the basic field based on the use of membrane biomaterials in tissue engineering, which has been widely used in the bone induction. Extensive research is warranted to improve the guided membrane regeneration theory and popularize its application in tissue regeneration.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Amnion, Collagen, Chitosan, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

李栎，张恒，唐历波 . 膜生物材料及在组织工程中的应用：“引导膜再生理论”的展望[J]. 中国组织工程研究, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0777.

Li Li1, Zhang Heng2, Tang Li-bo1 . Membrane biomaterials in tissue engineering: an outlook on guided membrane regeneration theory[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0777.

图/表（结果） 2

按膜生物材料的来源，可分为天然脱细胞基质膜、有机高分子膜及人工合成大分子膜。

2.1 天然脱细胞基质膜天然脱细胞基质膜是一类来源于动物组织或尸体来源材料，包括猪小肠黏膜下层、小牛真皮脱细胞基质、人羊膜脱细胞基质、动物角膜脱细胞基质等。一般采用酸碱或酶的方法溶解基质材料上的细胞，仅保留细胞外基质。脱细胞基质的主要成分是胶原蛋白、层粘连蛋白、弹性蛋白、纤维粘连蛋白、硫酸肝素及蛋白多糖，另外在脱细胞处理过程中保留了部分细胞因子，能促进后续种子细胞与膜材料的复合。天然脱细胞基质膜常用于膜引导材料诱导组织再生，由于属于天然材料，具有合适的孔隙度和吸附性，适合细胞的黏附和生长，具有良好的生物相容性，常用于制作人工血管和人工皮肤的替代品。其缺陷在于力学性能较差，体内降解速率的不可控性。可通过再生膜或使用交联剂改良天然脱细胞基质膜的力学特性，控制其体内降解速率。

2.2 天然有机高分子膜天然有机高分子膜利用天然有机高分子材料经化学或物理处理后形成膜，包括蛋白质类、多糖类。

2.2.1 蛋白质类膜生物材料

胶原：胶原作为细胞外基质成分，具有良好的生物相容性和成膜性。其缺陷在于抗张力强度不够，膜材料移植后降解速率难以控制。根据来源不同组织，可分为Ⅰ-Ⅺ型胶原，其中成膜性最佳的是Ⅱ型胶原(表1)。

研究表明，胶原膜既可为组织再生提供一个空间屏障，防止细胞迁移出缺损区域，还可以引导血管再生。许繁等^[3]利用骨髓间充质干细胞与胶原膜复合培养，结果表明由于胶原膜独特的网状结构，对细胞具有锚定和支持作用。另外，在引导骨组织再生技术中，胶原膜常被用作骨组织再生的引导膜，促进骨组织的再生修复^[4-5]。制作胶原膜的原材料有许多种，如动物的肌腱组织、软骨组织、大鼠鼠尾胶原的提取等。除了天然的动物来源的胶原以外，常常用市面可采购的胶原水解物——明胶制作胶原膜，并用人工合成的有机大分子进行混合，根据组织修复的需要，设计成不同拉伸强度和降解速率的复合膜材料。

鸡蛋膜：俗称“凤凰衣”，民间常用于创伤、压疮的敷贴，是一种性状优异，具有应用开发价值的天然膜生物材料。鸡蛋膜的主要成分是Ⅰ型胶原，另有特殊的Ⅹ型胶原，具有可剥离的内外双层膜结构，类似于哺乳动物的羊膜。鸡蛋壳膜在其形成过程中，不断有钙离子渗入到胶原膜的孔隙中，蛋白分子之间有大量的二硫键。故天然的鸡蛋膜具有质脆、强度差，在组织工程实践中难以直接应用。目前，对于鸡蛋膜材料研究主要集中在鸡蛋膜的改性，其关键技术点在于鸡蛋膜的溶解方法和成膜化研究。鸡蛋壳膜的溶解方法包括碱溶解法、酶溶解法。李吕梁^[6]采用氢氧化钠-乙醇溶解法得到10%-15%的蛋膜素溶液。Yi等^[7-8]报道了一种打开鸡蛋膜分子中的二硫键，使鸡蛋膜液态化的一种方法，他们采用β-硫代丙酸还原溶解法，在鸡蛋膜中加入一定浓度的β-硫代丙酸和乙酸溶液，80-90 ℃溶解，而后通过添加壳聚糖或羟基磷灰石和聚乳酸，进行成膜化处理，获得了具有良好生物相容性和拉伸强度的共混膜。液态化的鸡蛋膜除了可与其他膜生物材料形成共混膜以外，还可以对一些生物支架材料表面进行改性，如利用低温等离子法成功将聚乙烯支架材料表面用蛋壳膜水溶液进行固化处理，洗脱实验表明，采用蛋壳膜溶剂对固化的聚乙烯表面进行长时间洗涤，其固定是牢固的。同时，也使聚乙烯支架材料具备了良好的生物相容性。作者所在课题组曾用鸡蛋膜为原料，通过酶的消化作用成功液化鸡蛋膜，经流延法自然成膜，用大鼠骨髓间充质干细胞进行复合培养，结果表明鸡蛋膜改性成膜后的材料具有良好的生物相容性(图1)。

羊膜：除了上述两种蛋白质类膜生物材料外，在组织工程生物材料的研究中羊膜也备受关注。一般从生物相容性考虑，首选人羊膜，其次也选自猪或者其他哺乳动物的羊膜。

人羊膜是一种天然的高分子复合膜生物材料，含有胶原、糖蛋白、蛋白多糖、整合素和细胞因子等多种成分，人羊膜及羊膜脱细胞基质可作为构建周围神经组织工程、皮肤组织工程、角膜组织工程、血管组织工程、肌腱组织工程及骨组织工程的修复材料。Mligiliche等^[9]将人羊膜脱细胞基质制成管状诱导周围神经再生，以修复大鼠坐骨神经缺损。研究发现修复效果与人羊膜管径大小相关，同时证明了人羊膜脱细胞基质与许旺细胞复合重构的膜管对于大鼠周围神经的修复具有牵引作用。刘德伍等^[10]利用SD大鼠表皮干细胞与人羊膜脱细胞基质复合构建组织工程皮肤，在糖尿病大鼠模型上进行覆盖实验，结果表明人工复合羊膜能有效促进糖尿病创面的愈合。王振显等^[11]将人脱细胞羊膜与大鼠骨髓间充质干细胞复合培养，体外用膀胱匀浆液诱导7 d获得组织工程膀胱，体内移植2周后，人脱细胞羊膜被吸收降解，体内自身的膀胱移行细胞和平滑肌细胞开始附着形成，结果表明人脱细胞羊膜基质是理想的膀胱替代修补材料。近年来，将内皮细胞种植在人羊膜脱细胞基质上构建组织工程血管成为一种有效的方法^[12]。此外，在肌腱修复组织工程实践中，丁宝志等^[13]应用光化学组织粘合技术联合人羊膜包裹修复鸡第三趾伸屈肌腱断裂，在抗粘连程度、抗炎症细胞浸润及抗张力强度指标方面都取得了良好效果。

玉米醇溶蛋白质膜：主要是由玉米种子中经醇溶提取的蛋白质，经纯化而成的膜。该膜是一种可生物降解的膜，常用于绿色可降解的包装膜，具有良好的阻气性、阻油性、保香性和防湿性。原料采用玉米种子，使用有机溶剂提取醇溶蛋白，流延法浇注成膜。李萍等^[14]介绍了一种醇溶蛋白质膜的制作工艺，采用体积分数75%乙醇浸泡萃取粉碎的玉米种子(液固比6∶1)，离心分离，回收乙醇，湿产品冷冻干燥成膜。采用有机溶剂萃取制备的玉米醇溶蛋白质膜的抗拉伸强度、延展性和吸湿性指标均不理想，膜脆而硬，故在生物支架材料制备上常常针对其缺陷及支架的用途进行必要的改性，如添加一定比例的壳聚糖、聚乙醇酸和硬脂酸形成复合膜，增加材料的可塑性和抗拉伸强度。并用于膜诱导再生修复支架材料。李敏等^[15]利用玉米醇溶蛋白为原料，采用溶剂浇注/粒子沥滤法制备玉米醇溶蛋白质膜，在Beagle犬上作为膜诱导材料，促进了牙周缺损的修复。

2.2.2 多糖类膜生物材料壳聚糖是经典的多糖类成膜材料，可利用蟹、虾和昆虫的甲壳中提取的甲壳素经脱乙酰化处理而成，微溶于水。壳聚糖易成膜，制备工艺简单。从分子结构来看，壳聚糖分子由于提取处理工艺差异，其表面带有不同比例的活性基团，一般带有反应活性较强的羟基、羧基和氨基，可根据膜生物材料的用途进行必要的化学修饰，如酰基化、硫酸酯化、羟乙基化等，同时，壳聚糖也可以与其他膜生物材料混合，形成复合膜材料。因此壳聚糖属于用途最为广泛的膜生物材料，如与胶原、丝素蛋白的复合制作软骨修复材料，与羟基磷灰石复合制作骨修复材料^[16]，此外，与聚乙烯醇、聚乳酸、聚羟基乙酸等人工合成大分子复合形成膜材料。一般而言，由于活性基团的交联作用，壳聚糖的加入可增强膜的抗拉伸张力与孔隙度，有利于细胞的吸附和黏着作用。此外，由于壳聚糖本身具有良好的生物相容性，常与其他无机支架材料复合，改善无机材料的生物相容性和体内降解性。郎明媚等^[17]利用壳聚糖膜包裹鸡曲指肌腱缝合处，预防肌腱粘连，实验表明缝合后的肌腱愈合良好，缝合处表面光滑，肌腱与周围组织有明显的界限，腱鞘缺损处有假鞘形成，说明壳聚糖膜具有良好的隔离作用。壳聚糖膜具有良好的可塑性，可利用模具塑造成各种组织外形，在3D器官打印、水凝胶材料制备方面都具有无可比拟的优势。李雅勋等^[18]将壳聚糖膜卷曲成管状支架，以代替硅胶支架和金属支架用于食管缺损的修补，为食管重建提供了一种可降解的生物支架。利用成膜方法用模具制成管状，而后用氢氧化钠处理，制成中空的壳聚糖导管，消毒后植入大鼠体内，观察生物相容性和体内降解性，结果表明管状壳聚糖支架表面光滑洁净，柔韧性好，组织相容性好，无炎症免疫反应，随时间可被组织吸收降解。

纤维素是地球上现存的最广泛的多糖类分子，可来源于植物和真菌、纤维素及其衍生物，是一大类可再生的天然高分子材料，与人工合成的大分子材料相比，纤维素具有无毒、无环境污染、来源广泛、易成膜等特点^[19]，在食品、化工和生物材料等方面有着广泛应用，在生物材料方面主要制成丝、膜、水凝胶、气凝胶和智能材料等形态而在实践中应用。纤维素难溶于水，因此若将纤维素用于膜生物材料，一般需要对其进行化学修饰或对其进行改性处理形成再生纤维素。有学者偶然发现在7%NaOH/12%尿素水溶液或4.6%LiOH/15%尿素水溶液(均为质量分数)中加入纤维素，在预冷至-12 ℃后可在2 min内迅速溶解纤维素，且该溶液在0-5 ℃可长时间保持稳定的溶液状态^[20]。溶液化是成膜的关键步骤，也是与其他膜生物材料复合形成复合膜的前提条件，在液化状态下，采用流延法，蒸发出溶液中的水分子，加入交联剂即可成膜。目前临床上常用的纤维素膜生物材料主要包括纤维素膜、改性纤维素膜及纤维素与其他膜生物材料形成的复合膜3大类。而纤维素膜又可分为再生纤维素膜和纤维素膜衍生物，临床上常用于透析膜。再生纤维素膜的特点是具有很强的亲水性，通透性好，抗拉伸强度大。纤维素膜衍生物是利用C₂、C₃、C₆三个位置上羟基的活性经化学修饰方法产生的衍生物，具有成膜性、孔隙率加大的特性，能有效滤过小分子物质(如肌酐、尿素和磷)，而带电离子和蛋白质不能通过。醋酸纤维素膜和临床使用较多的血仿膜就属于纤维素衍生膜。改性的纤维素膜主要着眼于改变膜的物理特性，如水溶性、吸水性、抗拉伸强度、孔隙度及生物相容性。王立靖^[21]通过比较不同材料的纤维素膜在血液透析中的生物相容性及宿主炎症反应，证实血液透析膜与血液接触后主要引起补体激活，以及细胞因子、C-反应蛋白、β₂-微球蛋白的变化，其中以纤维素衍生物为材料制作的血仿膜对血磷的降幅最大，引起氧化应激反应最小。曹静洁等^[22]以细菌纤维素膜为支架，体内培养兔角膜上皮细胞，观察角膜细胞与纤维素膜的复合情况，实验结果表明，细菌纤维素膜具有良好的生物相容性。纤维素膜具有廉价、易得、再生性好的特点，但其缺陷也是显而易见的，纤维素膜脆性大，抗拉伸强度弱，故常与其他高分子材料复合，用于复混膜的材料包括壳聚糖、聚乳酸、聚乙醇酸、褐藻酸钠等。刘格莎等^[23]利用壳聚糖和褐藻酸钠不同的配比关系与纤维素复合制备组织工程皮肤，其柔软度、抗拉伸性及生物相容性都达到了理想状态。近年来，也有一些研究者将一些纳米颗粒复合到纤维素膜中，用于改善膜的强度^[24]。王碧等^[25]利用胶原蛋白、褐藻酸钠及羧甲基纤维素制备共混膜，这3类大分子之间有较强的交联作用。通过钙离子的交联，氢键和范德华力的相互作用，使共混膜(复合膜)的力学性能有了明显改善，当胶原蛋白质量分数为18.1%、海藻酸钠为45.5%、羧甲基纤维素为36.4%时三元共混膜的抗拉张强度最大，达到102 MPa。

除上述外，其他成膜的多糖类材料包括海藻酸盐、琼脂糖、卡拉胶、聚合淀粉等。这类多糖类物质由于具有良好的水合性，常与其他膜生物材料混合使用，成膜方式也是多种多样。向翠丽等^[26]利用琼脂糖与壳聚糖混合溶液，采用电沉积法在电极上沉积形成复合膜，同时用电化学方法在膜上组装了免疫大分子，体外构建了免疫分子分析体系。刘格莎等^[23]利用海藻酸盐吸水性能好的特点，将其添加到纤维素中构建组织工程皮肤，其柔软度及抗张性都达到了人体皮肤的相应指标。崔菁等^[27]利用聚乙烯醇与卡拉胶复合制膜，在膜上种植血管内皮细胞，通过调节卡拉胶的浓度可调节细胞的生长速度。研究表明，当卡拉胶质量分数为20%-30%的膜材料最适合细胞的生长，复合膜有利于诱导内皮细胞的黏附生长。除了制作组织工程再生诱导膜材料以外，多糖类物质常被设计成药物缓释系统包被材料及外源细胞包被材料，作为分子传感器或者消除外源细胞的免疫原，即微囊化人工细胞。其技术原理就是将异源细胞包被于具有免疫隔离功能的膜内，使细胞发挥正常的生理功能。同时避免宿主的免疫排斥反应。此技术在人工肝、人工胰的制作方面有着广泛应用。王健等^[28]系统地比较了海藻酸盐、卡拉胶、壳聚糖等多种多糖膜生物材料在微囊化异源细胞中的作用，结果表明壳聚糖结合纤维素膜形成的包被材料在免疫隔离、小分子传递等方面具有优异的性能。

2.3 人工合成有机大分子材料膜人工合成的有机大分子种类繁多，是组织工程膜材料的基础，早期采用诸如硅胶、聚酯类膜材料，植入体内易引发炎症反应，同时由于无法降解，需要二次手术取出。随着新材料的发现，在膜生物材料方面也有所突破。归纳起来，有以下几种人工合成的大分子膜材料。

2.3.1 聚乳酸和聚乙醇酸及两者共聚物PLGA 聚乳酸是由乳酸的环状二聚体即丙交酯聚合而成，在体内易降解为乳酸而进入代谢循环，聚乙醇酸是由乙交酯开环聚合而得，在体内降解为羟基乙酸并参与体内循环。这两种人工合成的大分子材料可以一定比例混合形成共聚物，常用于制备可生物降解的膜，其柔韧度、降解时间等指标可通过改变两种分子的比例调控。

PLGA膜材料具有可控的降解性、合适的抗拉伸性和机械强度，材料成膜条件易于控制，在组织修复领域得到广泛应用。但其缺陷也是显而易见的，表现为：聚乳酸、聚乙醇酸和PLGA液化步骤需要有机溶剂溶解，成膜后有机溶剂的残留易导致机体的炎症反应；膜材料吸水性较差；与细胞的生物相容性较差。有鉴于此，PLGA膜在实际应用中常需改性或与其他生物膜材料形成复混膜。

PLGA膜具有膜诱导作用，Zhang等^[29]评价了不同比例聚乳酸与聚乙醇酸静电纺丝膜的诱导作用，在1∶1的比例下能有效诱导组织再生。此外，PLGA膜也可作为隔离膜使用。赵哲珊等^[30-31]就采用有机溶剂-氯仿溶解PLGA，制备口腔修复中的根管桩膜。

2.3.2 聚乙烯醇聚乙烯醇是由聚醋酸乙烯酯水解而成的水溶性聚合物，由于其分子结构中含有大量的羟基，该材料具有良好的吸水性和柔韧性。在组织修复中，常用于制作水凝胶，以替代受损的关节软骨，用于骨损伤修复。聚乙烯醇单独成膜存在膜降解速率太快，生物相容性差等缺陷，在实际应用中，常与胶原或壳聚糖复合成膜。改良后的聚乙烯醇具有弹性好、化学结构稳定，易于成型，无毒，生物相容性较佳，在生物医学各个领域得到广泛的使用。崔菁等^[27]的研究表明，利用20%- 30%卡拉胶改良聚乙烯醇的生物相容性，效果最佳。

2.3.3 聚己内酯聚己内酯是一类疏水性人工合成的大分子膜材料，成膜后具有较强的抗拉伸性，在生物体内可缓慢降解。其缺陷在于需要有机溶剂溶解，利用溶剂挥发成膜，而有机溶剂的残留可能诱发机体的炎症反应。胡星友等^[32]利用静电纺丝技术将聚己内酯制成小口径人造血管，用于替换因静脉曲张或血栓而导致的功能障碍小口径血管，由于改变了成膜工艺，使其生物相容性得到改良。动物体内实验表明，植入体未诱发炎症反应。此外，也有通过对聚己内酯进行改性，与其他膜材料混合，以改善其柔韧性和生物相容性。吴巍等^[33]将明胶与聚己内酯纳米纤维共混经电纺丝技术成膜，制作人工皮肤。采用Hacat细胞测试电纺膜的生物相容性，并对接种细胞前后机械性能进行评价，应用CCK-8法检测细胞增殖情况，实验表明复合了Hacat细胞的混纺膜具有与人皮肤类似的抗张力，生物相容性良好，可用于皮肤组织工程修复。

2.3.4 聚羟基丁酸聚羟基丁酸为聚酯类降解产物，单独成膜抗拉伸力较弱，脆性大，常与羟基戊酸形成共聚酯膜。共聚酯膜膜具有引导骨再生能力^[34]，与羟基磷灰石功能相似，具有良好的骨传导性和骨形成能力，在骨组织损伤修复中有着广泛应用。

2.3.5 类金刚石膜(DLC) 类金刚石膜膜是一种类金刚石材料经化学气相沉积或物理沉积作用形成的膜；早期在口腔修复中应用，用于镍和钛等金属材料表面改性作用。Sui等^[35]使用类金刚石膜镀膜镍钛合金，结果表明类金刚石膜膜能显著提高血液相容性和耐腐蚀性。近些年，由于类金刚石膜膜良好的血液相容性和生物相容性，常被用于心血管材料的表面改性^[36]，在心血管介入治疗和心脏病治疗领域得到了广泛应用。Salahas等^[37]对245例植入带有类金刚石膜膜涂层的phytis支架患者进行术后临床跟踪观察，结果显示这种支架植入成功率高，安全有效。虽然这种观察缺乏对照，难以下肯定结论，但说明类金刚石膜膜对人体是安全有效的。

2.3.6 羟基磷灰石膜严格意义上说，羟基磷灰石本身不能形成膜，但由于羟基磷灰石属于骨组织成分，是天然生物材料，故常与其他膜材料混合使用，改善共混膜的物理和生物特性。与之混合的膜材料包括聚乳酸、聚酰胺、聚乙烯醇，用于改善羟基磷灰石本身力学性能不足的缺陷。近些年来，采用羟基磷灰石-壳聚糖复合膜在组织再生中受到广泛关注^[38-39]。传统工艺中，羟基磷灰石很难在有机相中分散均匀，而通过超声和其他物理化学处理方法可使羟基磷灰石均匀分散，将该复合液制成膜，则使羟基磷灰石与有机高分子结合牢固并体现出良好的力学性能。羟基磷灰石-壳聚糖复合膜在骨骼再生、骨移植得到了广泛应用。

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引言

材料方法

讨论

3.1 膜生物材料种类繁多，均是由生物高分子固化成膜目前，在4大类生物分子中(蛋白质、多糖、脂类、核酸)，真正用于组织工程膜材料的主要是蛋白质和多糖，脂类也可以成膜，多用于药物缓释系统的外包被膜，而核酸很少用于膜生物材料，也有报道核酸作为辅助材料添加至乳油中可制成防晒霜，核酸在其中形成一层薄膜，吸收紫外线，从而保护皮肤。目前围绕着膜生物材料在组织工程中的应用，在基础领域中逐渐形成一个膜再生诱导理论，膜不仅可作为屏障作用，在一个相对封闭及血供营养的条件下，构建组织或器官，进一步膜本身可作为一个营养支持体系，诱导机体的组织再生。事实上，受精卵就是从子宫内膜上开始分化形成胚胎。相信对于膜生物学的深入研究，将形成一个完整的以膜为中心的再生医学理论体系。

3.2 成膜机制生物高分子或有机大分子的成膜化是一个物理化学变化过程，是分子侧链基团相互作用、交联成网的一个过程，无论是气态还是固态都无法成膜化，而只有液态或凝胶态才能保证分子间相互作用成膜，因此膜生物材料成膜化的前提条件是溶解在溶剂中或者成为熔融态。围绕生物分子的液态化，开发出许多方法^[40-41]，最后成膜化实际上也是由液态向固态转化的过程。有鉴于此，膜生物材料液态化研究在组织工程与再生医学领域具有重要意义。

3.3 存在问题与展望组织工程学发展已有20多年历史了，总结本学科的发展可以发现，组织工程学的发展已经进入了一个瓶颈期，目前除了在骨及软骨、肌腱修复、皮肤敷料等方面有所突破，大的复杂器官再造目标难以达到。究其原因，主要是基础研究领域没有突破。许多学者将器官再造和组织再生瓶颈问题归结为纯技术问题，如组织器官血管化问题、组织工程反应器设计问题等，但忽略了一个基本问题就是就是人工构建的组织或器官“活化”问题。在体外可以构建一个带有血管的人工器官，但移植到体内就会出现细胞脱落、血管瘀滞等现象，其根本原因就是体外构建的仅仅是一个细胞复合体，而不是“活化”的器官，很难适应体内复杂的生理环境。其次，在体外构建的组织工程人工器官，其内部细胞的活性和功能也难以达到受精卵自然发育形成的组织或器官的要求，姑且不论通过细胞因子定向分化诱导干细胞是否具备同质性，因为目前已有证据表明机体内即使是同一种类的细胞，其基因表达模式都是异质性的^[42]，更别论体内的异质细胞如何连接成组织形成器官，各个细胞的时空定位等基础科学问题。在细胞生物学基础理论没有突破前，直接在体外构建一个“活的”组织或器官仍有一段距离。目前可行且容易操作的策略就是利用活体组织的再生作用，采用膜诱导材料^[43]，以细胞因子和种子细胞在体内直接诱导再生。而这一策略已在骨组织诱导再生实践中得到了广泛应用^[44-45]。今后需要进一步完善“引导膜再生理论”并在其他组织再生中推广应用，从基础理论方面加以深入研究，才能突破组织工程的瓶颈，为人类健康造福。中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

膜生物材料及在组织工程中的应用：“引导膜再生理论”的展望

Membrane biomaterials in tissue engineering: an outlook on guided membrane regeneration theory

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