组织工程原理

目录
0组织工程的前景1
0.1组织工程的起源1
0.2组织工程的三要素1
0.3身体的哪些部分能被组织工程替换？3
0.4无细胞假体3
0.5与发育生物学的关系4
0.6自然能被仿制吗？4
0.7体外和体内血管化的需要5
0.8干细胞6
0.9细胞信号6
0.10展望7
参考文献7
第１部分组织工程导论
1组织工程的历史及范围11
1.1引言11
1.2科学问题12
1.3基本科学观点13
1.4社会问题14
参考文献15
2仿真的挑战16
2.1引言16
2.2细胞技术17
2.3构建技术18
2.4整合入活体系统20
2.5结语20
致谢21
参考文献21
第２部分生长与分化基础知识
3高度有序结构中细胞的器官化25
3.1引言25
3.2EMT中的细胞变化26
3.3转化的刺激30
3.4结论32
参考文献33
4细胞和细胞外基质相互作用的动力学38
4.1引言38
4.2细胞外基质的成分和多样性39
4.3ECM分子的受体39
4.4细胞ECM相互作用41
4.5细胞蚕赴外基质相互作用的信号转导47
4.6与组织工程的相关性50
参考文献51
5基质分子及配基59
5.1引言59
5.2纤维胶原:细胞外基质中的主要骨架蛋白60
5.3弹力纤维和微原纤维64
5.4纤连蛋白:一个多结构域,多功能的黏附的细胞外基质糖蛋白65
5.5层黏连蛋白:大的,黏附性的基底膜分子66
5.6细胞不质相互作用的调节器67
5.7蛋白聚糖:多功能细胞外基质和细胞表面分子68
5.8小结70
参考文献70
6诱导现象74
6.1引言74
6.2内胚层发生中的上皮到间充质信号74
6.3肺发育及诱导信号75
6.4胰腺发育中的选择信号76
参考文献79
7形态发生与组织工程81
7.1引言81
7.2骨形态发生蛋白82
7.3软骨形态发生蛋白84
7.4多效性和阈值84
7.5BMP与细胞外基质结合85
7.6BMP:骨外作用85
7.7BMP受体85
7.8应答干细胞86
7.9形态发生素和基因治疗87
7.10拟生态生物材料87
7.11骨和关节的组织工程88
7.12面临的问题88
致谢89
参考文献89
8细胞决定和细胞分化92
8.1引言92
8.2MRF在胚胎发育过程中的作用93
8.3启动骨骼肌发育94
参考文献95
第3部分体外组织发育控制
9组织工程的力学及化学决定因素99
9.1引言99
9.2细胞外基质的结构与功能99
9.3通过ECM重塑的模式形成102
9.4生长和分化之间的机械化学转换103
9.5小结105
致谢106
参考文献106
10动物细胞的培养109
致谢114
参考文献114
11基质细胞蛋白对细胞行为的调节117
11.1引言117
11.2基质细胞蛋白118
11.3SPARC121
11.4结论122
参考文献123
12生长因子126
12.1引言126
12.2创面愈合127
12.3碱性成纤维细胞因子在血管发生中的作用132
12.4生长因子和细胞因子的其他作用133
12.5结论134
参考文献134
13组织工程生物反应器139
13.1引言139
13.2细胞―聚合物构建物140
13.3生物反应器技术141
13.4组织形成的生物反应器调节144
13.5功能组织的生物反应器培养146
13.6组织工程生物反应器：技术状态148
13.7结语与需要研究的问题149
致谢150
参考文献150
14微重力组织装配152
14.1引言152
14.2微重力培养：一种新的组织培养环境153
14.3血管化――克服组织装配中的大小限制154
14.4太空中的组织构建154
14.5体外胚胎学156
14.6重力感受器156
14.7存在的问题156
14.8结语157
致谢157
参考文献157
第4部分组织器官的体内构建
15组织器官的体内构建163
15.1功能丧失的程度：大分子与器官163
15.2体内器官构建过程中体内环境的基本参数164
15.3组织器官再生模板设计的基本原则166
15.4体内构建实例169
15.5总结172
参考文献172
第5部分组织工程模型
16组织工程组织的器官化及组织化模型177
16.1引言177
16.2胶原凝胶模型177
16.3胶原网格中细胞间的相互作用模型178
16.4?其他表皮布涑渲氏赴模型180
16.5血管模型182
16.6除凝胶外其他用于模型系统的支架183
16.7细胞信号及支架活化184
16.8组织模型及器官构建的目标及应用185
参考文献186
17组织工程的定量研究：有关动力学、传输和力学的基本问题189
17.1引言189
17.2分子与细胞的相互作用189
17.3组织中分子和细胞的传输191
17.4细胞和组织的力学194
参考文献198
第6部分组织工程的生物材料
18细胞及其环境的图案化203
18.1引言203
18.2软刻蚀法203
18.3自组装单层204
18.4微接触印迹法206
18.5微流体图案化209
18.6层流图案化210
18.7小结与展望211
致谢212
参考文献212
19细胞与聚合物的相互作用215
19.1引言215
19.2特征细胞同聚合物相互作用的方法216
19.3细胞与聚合物表面的相互作用218
19.4悬浮液中细胞与聚合物的相互作用222
19.5细胞与三维聚合物支架和凝胶的相互作用223
参考文献224
20基质效应230
20.1引言230
20.2细胞外基质蛋白质及其受体230
20.3研究基质相互作用的模型体系235
20.4通过基质图案化而实现细胞的图案化237
20.5通过细胞外基质的信号传输及功能调控238
20.6生物材料体系的实用化240
参考文献240
21聚合物支架加工245
21.1引言245
21.2纤维黏接246
21.3溶剂灌制和粒子沥滤247
21.4膜材层合248
21.5熔融模塑249
21.6挤出249
21.7三维打印250
21.8气体发泡250
21.9冷冻干燥法250
21.10相分离技术251
21.11聚合物/陶瓷复合材料海绵251
21.12原位聚合252
21.13结语253
参考文献253
22可生物降解聚合物255
22.1引言255
22.2可生物降解聚合物的选择准则255
22.3生物衍生物可吸收聚合物256
22.4研究中的由生物衍生的生物吸收性材料258
22.5构建组织工程产品的材料264
22.6结语265
参考文献265
第7部分工程化细胞和组织的移植
23工程化细胞和组织移植的策略273
23.1简介273
23.2制定可行的策略273
23.3设计时重要的考虑因素――移植物的作用方式275
23.4宿主的作用276
23.5细胞的来源276
23.6非自体细胞的免疫学279
23.7安全性考虑280
23.8结语280
参考文献280
24冷冻保存技术283
24.1引言283
24.2冷冻保存技术在组织工程学中的应用283
24.3发展低温保存技术存在的挑战284
24.4细胞的低温生物学285
24.5组织冷冻生物学291
24.6结语及展望293
致谢293
参考文献294
25免疫调节297
25.1引言297
25.2组织设计理念的起源298
25.3组织设计研究的扩展299
25.4供者MHC?Ⅰ基因清除和抗体封闭后移植物的存活机制301
25.5免疫调节技术推动美国异种移植走向临床试验304
25.6转基因305
25.7RNA清除305
25.8结语306
参考文献306
26免疫隔离308
26.1引言308
26.2技术方法308
26.3临床310
26.4发展前景313
参考文献314
27免疫隔离装置发展过程中的工程学挑战317
27.1引言317
27.2工程学挑战317
27.3氧供限制321
27.4原位氧生成理论分析323
27.5计算328
27.6结语332
致谢332
参考文献332
第8部分胎儿组织工程
28胎儿组织工程337
28.1引言337
28.2胎细胞的一般特征338
28.3胎儿作为移植宿主340
28.4胎儿组织工程341
28.5伦理学上的思考345
28.6预期前景346
参考文献346
29多潜能干细胞352
29.1引言352
29.2体外分化354
29.3体外分化和标记物的范例357
29.4体内应用359
29.5小结和未来的展望361
参考文献362
第9部分基因治疗
30基因水平治疗策略367
30.1引言367
30.2基因传递368
30.3稳定的基因表达372
30.4基因水平治疗的安全考虑376
30.5大规模生产377
30.6结论378
致谢379
参考文献379
第10部分乳腺
31乳腺重建391
31.1引言391
31.2软组织工程的几种种子细胞392
31.3材料394
31.4动物模型397
31.5增强组织工程组织血管化的策略398
31.6结语及评论400
参考文献400
第1１部分心血管系统
32血管407
32.1引言407
32.2移植物治疗408
32.3研究移植血管的策略412
参考文献421
33小直径血管移植427
33.1引言427
33.2合成移植物428
33.3体外血管组织工程428
33.4体内血管组织工程429
33.5小结432
参考文献433
34心脏修复435
34.1引言435
34.2组织心脏瓣膜简史436
34.31999年组织瓣膜状况438
34.4是否利用支架的问题441
34.5修复与置换的问题441
34.6对未来的思索442
34.7最近的发展443
34.8理想的瓣膜修复和置换444
参考文献445
第12部分角膜
35角膜449
35.1引言449
35.2角膜的生物学特性451
35.3人工角膜的标准454
35.4角膜假体的开发455
35.5完整装置的评价460
35.6其他用于改变角膜曲率的装置463
致谢463
参考文献463
第13部分内分泌及代谢
36生物人工胰腺469
36.1引言469
36.2理论背景470
36.3实验473
36.4胶囊技术的发展474
36.5讨论477
致谢477
参考文献477
37甲状旁腺480
37.1同种异体甲状旁腺移植的历史480
37.2甲状旁腺机能减退482
37.3微囊化技术487
37.4藻酸盐487
37.5微囊化甲状旁腺组织的实验研究和临床移植488
37.6其他方法和前景488
致谢489
参考文献489
第１４部分胃肠系统
38消化道495
38.1引言495
38.2组织工程496
38.3小肠细胞分离497
38.4操作步骤499
38.5讨论502
致谢504
参考文献504
39肝脏507
39.1引言507
39.2肝的解剖结构及功能507
39.3肝衰竭的病理生理分类509
39.4肝衰竭时肝性脑病的发病机制510
39.5肝支持装置的医学运用510
39.6肝支持装置的生物学组成部分511
39.7肝支持装置的结构513
参考文献515
40肝支持系统518
40.1引言518
40.2HepatAssist系统518
40.3细胞的准备518
40.4临床研究519
40.5结论521
致谢522
参考文献522
41细胞谱系生物学与肝脏523
41.1引言523
41.2肝脏的结构和发育524
41.3组织工程的细胞来源、分离与鉴定526
41.4组织工程中人类细胞的来源532
41.5微环境534
41.6可生物降解聚合物539
41.7组织工程生物反应器的设计545
41.8组织工程的技术方面548
41.9展望550
41.10小结551
致谢551
参考文献552
第１５部分造血系统
42红细胞替代品565
42.1引言565
42.2为什么要修饰红细胞？566
42.3血红蛋白的来源569
42.4修饰后的血红蛋白的循环时间569
42.5修饰的血红蛋白血液替代品的安全性569
42.6修饰的血红蛋白血液替代品的有效性570
42.7目前的情况和将来的研究和发展571
参考文献571
43淋巴细胞574
43.1引言574
43.2淋巴细胞工程：现状和潜力575
43.3淋巴细胞基因工程的前景和总结589
致谢589
参考文献590
44造血干细胞594
44.1引言594
44.2造血概述:与组织工程相关的造血干细胞的特性和调节595
44.3干细胞池的组成596
44.4基质微环境596
致谢601
参考文献601
第１６部分肾脏和泌尿生殖系统
45肾脏替代装置607
45.1引言607
45.2肾脏的基本功能?607
45.3组织工程肾功能替代的策略608
45.4小结613
参考文献613
46泌尿生殖系统615
46.1引言615
46.2泌尿生殖系统组织工程策略615
46.3工程化泌尿生殖系统组织617
46.4展望622
参考文献622
第１７部分骨骼肌系统
47结构组织工程629
47.1引言629
47.2材料的开发630
47.3结构组织632
47.4生物力学636
47.5结论636
参考文献636
48细胞工程化骨再生640
48.1引言640
48.2骨髓：间充质祖细胞的来源640
48.3骨祖细胞的转移644
48.4MSC引起的骨再生646
48.5MSC和基因治疗649
48.6避免年龄相关的骨丢失650
48.7结论651
致谢651
参考文献651
49关节软骨损伤654
49.1引言654
49.2自体软骨细胞移植656
49.3自体软骨细胞移植的商品化658
49.4基于软骨修复的细胞治疗策略661
49.5结论663
参考文献663
50肌腱与韧带666
50.1引言666
50.2生物工程肌腱和韧带替代物的需求666
50.3肌腱和韧带的组织学667
50.4生物工程肌腱和韧带的构建668
50.5一种新型活性生物工程韧带模型668
50.6构建和分析我们的bACL的技术步骤669
50.7结论673
50.8生物工程化肌腱和韧带的展望673
致谢674
参考文献674
51骨的机械传感机制677
51.1引言677
51.2连接的细胞网络678
51.3机械传感在细胞连接网络上的传递679
51.4需进一步研究的问题：Socrate（苏格拉底）的问题686
参考文献687
52成肌细胞治疗693
52.1引言693
52.2成肌细胞介导的基因转移693
52.3用于肌病的治疗性成肌细胞移植694
参考文献699
第18部分神经系统
53听力的保护与恢复705
53.1引言705
53.2介入治疗的基本原理705
53.3介入治疗的方法709
53.4结论712
参考文献712
54视力增强系统716
54.1视觉系统：结构与功能（及功能障碍）716
54.2恢复视力的方法718
54.3现有方法718
54.4工程细胞和组织的应用：难题和试验性的解决方法723
54.52020年远景展望725
参考文献725
55脑移植728
55.1引言728
55.2裸细胞移植729
55.3被囊细胞移植物732
55.4控释移植物733
55.5引导轴突再生的移植物733
55.6疾病对象734
55.7手术的思考736
55.8结论736
参考文献736
56神经再生739
56.1神经再生和神经组织工程739
56.2神经再生概述740
56.3引导导管的实验室应用742
56.4以生物材料为基础的神经修复方法744
56.5神经修复的组织工程学方法747
56.6神经重接的特异性749
56.7总结750
参考文献750
57脊髓功能障碍和损伤的移植治疗策略753
57.1引言753
57.2作为轴突桥的脊髓移植物753
57.3可替代特异性细胞群的脊髓移植物759
57.4提供神经递质的脊髓植入762
参考文献767
58神经干细胞775
58.1引言775
58.2背景775
58.3神经干细胞在组织工程中的应用779
58.4总结782
参考文献782
第19部分牙周及牙本质的应用
59牙周学应用787
59.1引言787
59.2组织引导再生788
59.3骨替代品789
59.4牙用种植体791
59.5生长因子和血浆蛋白793
59.6细胞培养技术794
59.7结论795
参考文献796
60牙本质的再生800
60.1引言800
60.2牙本质800
60.3骨形成蛋白800
60.4诱导牙本质的潜能801
60.5人重组骨形成蛋白诱导牙本质形成801
60.6载体系统803
60.7临床应用的问题803
60.8其他的问题803
60.9BMP诱导的成牙本质作用的潜在应用804
参考文献805
第20部分皮肤
61伤口修复：组织工程相关基础生物学809
61.1引言809
61.2炎症810
61.3上皮化形成810
61.4肉芽组织813
61.5伤口收缩和细胞外基质重组820
参考文献822
62皮肤831
62.1引言831
62.2皮肤结构和功能832
62.3工程化皮肤组织835
62.4表皮再生836
62.5真皮替代物836
62.6复合皮肤移植物837
62.7结论839
参考文献839
63真皮替代物843
63.1引言843
63.2产业化细胞库的建立和细胞检测843
63.3真皮替代物的生产844
63.4创伤愈合的临床结果852
63.5总结852
参考文献853
第21部分子宫
64人造子宫857
64.1组织工程必须为早产儿提供什么？858
64.2早产导致的后果858
64.3理想的人造子宫859
64.4人造胎盘的设计861
64.5人造子宫内的器官成熟862
64.6人造子宫技术的变化863
64.7结论863
参考文献863
第22部分管理意见
65管理意见867
65.1引言867
65.2立法/监督机构868
65.3产品评审与管理过程869
65.4产品评估的最新发展874
65.5食品与药品管理局总部与地方办公室的协作876
65.6标准的发展877
65.7与企业的交流878
65.8食品与药品管理局和组织工程医学产品的前景展望878
致谢879
参考文献879
结语880
中文索引881
英文索引886