[发明专利]一种复合组织工程皮肤的构建方法

说明书

本发明公开了一种复合组织工程皮肤的构建方法，是采用人表皮干细胞作为种子细胞，羊脱细胞真皮基质作为支架载体，利用气液界面分离法体外培养构建复合组织工程皮肤。以本发明方法构建的复合组织工程皮肤具有理想的三维立体网状结构，能促进细胞生长和形成新的胶原纤维，构建时间短，组织学结构完整，更接近于天然皮肤，达到了组织工程皮肤形态学的要求。

技术领域

本发明属于组织工程皮肤技术领域，涉及一种复合组织工程皮肤的构建方法。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，几乎覆盖全身，具有复杂的结构和功能。然而，作为人体与环境接触的第一道屏障，皮肤却极易受到损害。各类疾病如大面积烧伤、创伤、慢性皮肤溃疡及瘢痕切除等均可造成皮肤缺损，需要采用不同方法进行修复。人体本身具有一定的修复能力，可实现受损皮肤结构和功能不同程度的自我恢复。但当皮肤受损面积大、受损程度严重时，必须借助外科手术才可保证皮肤结构与功能的重建。

皮肤移植需要足够的皮源，自体移植与异体移植都具有一定的局限性，组织工程皮肤的出现解决了这个问题。皮肤组织工程是应用细胞生物学和工程学的原理和技术，以修复和重建受损皮肤结构与功能为目的的一门学科，主要包括支架材料的制备、种子细胞的体外培养与扩增、人工皮肤的复合构建与移植。支架材料作为细胞外基质，为种子细胞提供获取营养、气体交换、新陈代谢的环境，在皮肤组织工程的构建中起着关键作用。适宜的支架材料不仅有利于种子细胞的增殖、分化，而且也影响获得的组织工程产品能否与机体良好结合及发挥效应。到目前为止，实验室培植的人工皮肤支架材料的各方面功能都不及正常皮肤，导致术后很容易再次撕坏，随着伤口的愈合，还可能出现瘢痕挛缩，导致更多次的手术。

脱细胞真皮基质(acellular dermal matrix，ADM)是去除了可以引发宿主排斥反应的细胞成分和可溶性蛋白，从而最大限度降低免疫原性，但却完整地保留了细胞外基质中纤维网络的天然形态结构和组成成分。ADM力学性能好，抗原性低，成分、结构与正常细胞生长的微环境极其相似，是目前最有应用前景的支架材料。羊皮来源广泛，在皮肤结构、生物性状方面与人皮肤相似，且皮肤胶原种属差异性较小，不易被异体/异种免疫系统作为异体识别，适宜用作人体组织的修复与重建。

在组织工程皮肤的构建过程中，需要在支架材料上种植高密度的、具有增殖活力的种子细胞。皮肤干细胞是目前引起广泛关注的一类成体干细胞，当皮肤因外伤、疾病等原因导致损伤时，皮肤干细胞会及时增殖分化生成相关细胞，从而修复机体受损结构。利用皮肤干细胞的增殖分化特性制备人工皮肤，是目前重要的研究方向，其中，表皮干细胞(epidermal stem cells，ESCs)因具有较大的增殖和分化潜能成为近年来研究的重点之一。表皮干细胞是角质形成细胞中增殖能力最强的细胞，是潜在的多能干细胞。ESCs是皮肤组织特异性干细胞，增殖能力强，可以增殖分化为各种表皮细胞，具有维持表皮自我更新、保持正常表皮结构以及促进创面修复等作用，是皮肤发生、修复、重塑的关键性源泉，以其作为种子细胞构建组织工程皮肤，可获得与生理皮肤相类似的组织结构。

尽管目前已有许多组织工程皮肤应用于临床，但仍存在着诸多问题需要解决。如用于构建人工皮肤的种子细胞的分离、培养所需时间长，不能与临床应用相适应；目前所构建的真皮支架的生物相容性及三维孔隙结构与正常真皮基质相比还相差甚远；用于临床的复合皮肤虽能一次性覆盖皮肤缺损创面，但带有皮肤附属结构的人工皮肤仍在研究中等。随着各学科的发展，人工皮肤的研制和应用也将得到进一步的发展与完善，所面临的各个问题也将逐一被解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合组织工程皮肤的构建方法，以本发明方法构建的复合组织工程皮肤具有理想的三维立体网状结构，更接近于天然皮肤结构。

为实现上述目的，本发明采用人表皮干细胞作为种子细胞，羊脱细胞真皮基质作为支架载体，利用气液界面分离法体外培养构建复合组织工程皮肤。