Prof. Bengt Kasemo Oct 17, ’34 < 20220116

生物材料与组织工程-有什么区别

通常来说,生物材料和组织工程之间的区别难以清晰界定,并且二者随着时间的推移不断变化。在这里,我们尝试解释这两个术语,并理清这两个概念之间的关系。

一、生物材料与组织工程–再生医学的两个子领域

再生医学是指修复或替代身体机能丧失或受损的方法和组件。两个主要领域是生物材料和组织工程(TE)。简而言之,生物材料是为医疗产品开发使用的人造材料。另一方面,组织工程是采用细胞培养或种子组织构建活体功能组织的一组方法。最初,TE早期被视为生物材料的子领域。这是因为TE中使用的支架和模板及其材质倍受关注。如今,TE本身已被视为一个独立的领域,其与生物材料的重叠主要是TE使用的生物相容性的材料。

二、 永久和短期使用的生物材料

生物材料制成品涉及面非常广泛。一个典型的例子就是医疗植入物,人们熟知的且临床上认可的产品是人工髋关节和其他关节置换物、人工晶状体、牙科植入物、人工耳蜗植入物、心脏和主动脉瓣膜、用于修复心脏冠状动脉衰竭的支架、血管移植物、乳房植入物等等。所有这些植入物旨在或多或少地在体内永久使用。生物材料还包括许多只能短期使用的组件和设备,例如注射器、导管、用于烧伤的人造皮肤以及一些骨科修复组件。

用于制备生物材料的各类材料

用于制备植入物和组件的材料类别非常广泛;包括金属、合金、陶瓷、聚合物、碳及其复合材料。生物材料有时被称为生物相容性材料(二者有一些细微的区别),以强调生物材料的功能要求。

生物相容性–生物材料的重要特性

生物相容性对于不同植入物的意义不同,但是通常是指在特定的应用中,特定材料满足其功能要求的能力。在骨科植入物中,强度和其他机械性能是关键性能,但是材料与骨组织的融合能力同样重要。在支架、血管移植物和心脏瓣膜中,血液相容性是防止血液凝结及其后果的关键特性。因此,血液相容性是此类器械的关键特性。

三、 组织工程–制作可植入活体组织的多种方法

如上所述,组织工程在早期被认为是生物材料的子领域,今天听起来会令人感到惊讶。但是早期人们更为重视制备TE支架/模板/基材的材料,因此能够解释为什么组织工程在早期被认为是生物材料的子领域。与涉及实际材料本身的生物材料领域相反,组织工程指的是制作组织材料的方式。实际上,组织工程是指用于组织和/或器官生长以进行组织/身体修复的多种方法。因此如上所述,它也是再生医学的重要子领域。

组织生长的复杂性

当今组织工程的重点是找到正确的起始细胞或组织培养物,然后通常在生物反应器中,为培养物提供最佳的培养条件:包括生物分子信号物质、营养、pH、温度、保持和诱导结构的支架、搅动/运动方式等等。然而,一些组织需要血管化,其要求比无需血管化的组织更高。因此,为了获取组织/器官的合适形状与设计,2D和3D打印技术开始流行起来。

四、结束语

根据以上内容,我们可以很清晰地了解到,尽管在所用材料以及生物界面工艺方面存在一些重叠和协同作用,但是实际上,生物材料和TE两个研究领域在内容和侧重点上都存在很大差异。点击链接注册查看QSense技术联合创始人之一、瑞典查尔姆斯理工大学物理系荣誉退休教授,瑞典皇家科学院和瑞典皇家工程科员院成员——Bengt Kasemo教授演讲的网络研讨会:生物材料——再生医学用人造材料视频回放。

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