组织工程与生物材料

组织支架

组织支架是一种三维的、海绵般布满细小孔隙的结构,为活细胞提供附着点,让它们生长成组织的形状。它就是组织工程里的那架棚架:正如攀缘植物需要一个框架来铺展,新种下的细胞也需要一个可以抓附的物理骨架,否则它们只会团成一个无用的小球,而长不成有序的薄层或器官。

支架那些彼此连通的开放孔隙,既让细胞向内爬入,也让养分和氧气流过、让废物排出。它通常由一种生物材料制成,并被设计成按预定节奏消退:随着细胞增殖、铺设出自己的天然周围环境,支架会渐渐分解成无害的碎片,理想情况下,其消失的速度恰好与真实、能自我支撑的组织接管的速度同步。

难点在于时机与构造。支架溶解得太快,幼嫩的组织就会塌掉;太慢,残留的材料又会碍事或刺激身体。孔隙的大小、软硬和形状都在引导细胞的行为,正因如此,设计一副好支架,既关乎生物学,也同样关乎几何与化学。

  cells seeded        cells multiply       tissue holds itself
  on scaffold    -->  scaffold fades  -->  scaffold gone
  [::::::::::]        [: cell cell :]      [ real tissue ]

支架是临时的棚架:细胞迁入并接管,而它则缓缓溶解、退场。

最理想的支架,其消失速度恰好与真实组织的形成速度一致——太快会塌,太慢则碍事。

又称
scaffold组织支架組織支架