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whn732

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[资源] 我对生物材料的理解（三）——生物材料与细胞界面问题

关注到材料和细胞界面问题是从修了川大万昌秀老师的课程之后，对这一领域产生了兴趣，遗憾的是在此之前做的研究都是偏向于应用，对这样的基础性研究没有太多了解。不过万老师的课让我对这基础研究产生了兴趣。的确，我想很多做生物材料的虫虫都知道，大家的研究背景要么偏向材料类要么偏向生物类，能把两个领域都了解的清清楚楚的人却很少。然而要真正在这个领域做得好，具有多学科背景知识是必不可少的。我本来是学材料的，因此对于生物方面的知识也是半路出家，了解的并不透彻，还请大家指正。
   人体自身具有很强的自修复能力（self-repairing）。伤口的修复过程包括fibringen转化为fibrin，血小板的粘附和聚集，cytokine和GF释放以召集嗜中性粒细胞（neutrophil），他们分化为macrophage巨噬细胞（吞噬细菌、异物、死细胞等），成纤维细胞和内皮细胞被召集在患处形成血管化的组织从而是伤口愈合。但在植入生物材料之后，生物体原有的自修复体系被扰乱，大量不同的蛋白（fibronectin，laminin，collagen等）吸附发生在材料表面（nonspecific protein adsorption），然后不同的细胞（本来应该是只有血小板）在材料表面粘附。可能是大量不同的细胞粘附在材料表面，向生物体传达不同的混乱的信号，所以植入的材料被生物体识别为异物，就产生了异体反应（foreign body reaction）。因此生物体召集大量的neutrophil和macrophage细胞对入侵的材料进行攻击，但材料太大，macrophage无法消化，于是它们融合在一起形成多核巨细胞（gaint cell），但巨细胞也无法消化材料时，成纤维细胞又被召集，并在材料表面形成一层纤维包裹。对于惰性的生物材料来说，这样的包裹过程在植入后1-2weeks就完成；然后材料周围的慢性炎性反应可能会长期的存在。而对于活性的降解的生物材料，植入后的前两周是巨噬细胞对材料的不断吞噬，随后同样伴随着长期的炎性反应。
   那么如何改进生物材料使之避免在植入后引起的异体反应呢？首先，对材料的表面改性是一个很好的途径。表面改性又包括几种情况;1)表面接枝RGD蛋白片段；RGD会与细胞膜上的intergrin整合素结合，从而使细胞粘附，从而控制细胞对材料的反应；2）接枝PEG或PEO，从而避免非特异性的蛋白和细胞的粘附；3）控制材料表面microtopagraphy，这一点在上一个帖子已经提过了。
   然而表面改性恐怕只能短期的解决问题，随着材料的腐蚀降解，异体反应又将发生。所以更好的方法就是在仿生材料（biomimetic materials）,如果材料在结构上和细胞外基质（ECM）具有同样的组成和结构，那么生物体也不会把材料当做入侵者进行攻击了。另外，将材料与drug或growth factor甚至cell结合起来，得到杂化的生物材料，通过药物和因子的缓释来控制细胞和生物体的反应，这也是有效的途径之一。对于这两方面涉及的内容太广泛了，我也只是一知半解，还望有熟悉这方面的虫虫开个转帖啊。
   总算写完了，这大概就是我目前的对生物材料的一些了解了，很多方面都还只是了解的很肤浅，没有更细致深入的研究，如果有什么意见和问题还是欢迎大家来交流哈！

[ Last edited by zhangwj on 2009-1-15 at 23:05 ]

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