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我對(duì)生物材料的理解（三）——生物材料與細(xì)胞界面問(wèn)題
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關(guān)注到材料和細(xì)胞界面問(wèn)題是從修了川大萬(wàn)昌秀老師的課程之后，對(duì)這一領(lǐng)域產(chǎn)生了興趣，遺憾的是在此之前做的研究都是偏向于應(yīng)用，對(duì)這樣的基礎(chǔ)性研究沒(méi)有太多了解。不過(guò)萬(wàn)老師的課讓我對(duì)這基礎(chǔ)研究產(chǎn)生了興趣。的確，我想很多做生物材料的蟲蟲都知道，大家的研究背景要么偏向材料類要么偏向生物類，能把兩個(gè)領(lǐng)域都了解的清清楚楚的人卻很少。然而要真正在這個(gè)領(lǐng)域做得好，具有多學(xué)科背景知識(shí)是必不可少的。我本來(lái)是學(xué)材料的，因此對(duì)于生物方面的知識(shí)也是半路出家，了解的并不透徹，還請(qǐng)大家指正。 人體自身具有很強(qiáng)的自修復(fù)能力（self-repairing）。傷口的修復(fù)過(guò)程包括fibringen轉(zhuǎn)化為fibrin，血小板的粘附和聚集，cytokine和GF釋放以召集嗜中性粒細(xì)胞（neutrophil），他們分化為macrophage巨噬細(xì)胞（吞噬細(xì)菌、異物、死細(xì)胞等），成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞被召集在患處形成血管化的組織從而是傷口愈合。但在植入生物材料之后，生物體原有的自修復(fù)體系被擾亂，大量不同的蛋白（fibronectin，laminin，collagen等）吸附發(fā)生在材料表面（nonspecific protein adsorption），然后不同的細(xì)胞（本來(lái)應(yīng)該是只有血小板）在材料表面粘附。可能是大量不同的細(xì)胞粘附在材料表面，向生物體傳達(dá)不同的混亂的信號(hào)，所以植入的材料被生物體識(shí)別為異物，就產(chǎn)生了異體反應(yīng)（foreign body reaction）。因此生物體召集大量的neutrophil和macrophage細(xì)胞對(duì)入侵的材料進(jìn)行攻擊，但材料太大，macrophage無(wú)法消化，于是它們?nèi)诤显谝黄鹦纬啥嗪司藜?xì)胞（gaint cell），但巨細(xì)胞也無(wú)法消化材料時(shí)，成纖維細(xì)胞又被召集，并在材料表面形成一層纖維包裹。對(duì)于惰性的生物材料來(lái)說(shuō)，這樣的包裹過(guò)程在植入后1-2weeks就完成；然后材料周圍的慢性炎性反應(yīng)可能會(huì)長(zhǎng)期的存在。而對(duì)于活性的降解的生物材料，植入后的前兩周是巨噬細(xì)胞對(duì)材料的不斷吞噬，隨后同樣伴隨著長(zhǎng)期的炎性反應(yīng)。 那么如何改進(jìn)生物材料使之避免在植入后引起的異體反應(yīng)呢？首先，對(duì)材料的表面改性是一個(gè)很好的途徑。表面改性又包括幾種情況;1)表面接枝RGD蛋白片段；RGD會(huì)與細(xì)胞膜上的intergrin整合素結(jié)合，從而使細(xì)胞粘附，從而控制細(xì)胞對(duì)材料的反應(yīng)；2）接枝PEG或PEO，從而避免非特異性的蛋白和細(xì)胞的粘附；3）控制材料表面microtopagraphy，這一點(diǎn)在上一個(gè)帖子已經(jīng)提過(guò)了。 然而表面改性恐怕只能短期的解決問(wèn)題，隨著材料的腐蝕降解，異體反應(yīng)又將發(fā)生。所以更好的方法就是在仿生材料（biomimetic materials）,如果材料在結(jié)構(gòu)上和細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）具有同樣的組成和結(jié)構(gòu)，那么生物體也不會(huì)把材料當(dāng)做入侵者進(jìn)行攻擊了。另外，將材料與drug或growth factor甚至cell結(jié)合起來(lái)，得到雜化的生物材料，通過(guò)藥物和因子的緩釋來(lái)控制細(xì)胞和生物體的反應(yīng)，這也是有效的途徑之一。對(duì)于這兩方面涉及的內(nèi)容太廣泛了，我也只是一知半解，還望有熟悉這方面的蟲蟲開個(gè)轉(zhuǎn)帖啊。 總算寫完了，這大概就是我目前的對(duì)生物材料的一些了解了，很多方面都還只是了解的很膚淺，沒(méi)有更細(xì)致深入的研究，如果有什么意見和問(wèn)題還是歡迎大家來(lái)交流哈！ [ Last edited by zhangwj on 2009-1-15 at 23:05 ] |
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