1、人造皮膚小組成員：王傳鋒、王菲、王玉平、王曉琛、劉亞麗、隋璐璐小組成員：王傳鋒、王菲、王玉平、王曉琛、劉亞麗、隋璐璐 生物功能材料生物功能材料1102目錄目錄一、人造皮膚產(chǎn)生的背景二、人體皮膚的結(jié)構(gòu)三、人造皮膚的分類四、人造皮膚的應(yīng)用前景人造皮膚產(chǎn)生的背景人造皮膚產(chǎn)生的背景+長期以來，人們嚴(yán)重的皮膚缺損創(chuàng)面，只能靠切取自體正常部位的皮膚移植修復(fù)，盡管能治愈創(chuàng)面，但在取皮部位卻留下了新的創(chuàng)傷，常常導(dǎo)致疤痕增生，甚至因取皮過深，供皮區(qū)難以自愈，形成水皰，反復(fù)潰瘍，導(dǎo)致“好了舊傷又添新疤”。+據(jù)介紹，遇到大面積嚴(yán)重?zé)齻牟∪耍绻湔Ｆつw所剩無幾，缺乏自體皮源及時(shí)封閉創(chuàng)面，常常引起創(chuàng)面及全身嚴(yán)重的

2、感染等一系列并發(fā)癥，有可能危機(jī)生命。因此，國際醫(yī)學(xué)界一直試圖在體外制造一種代替皮膚的材料，用來更換人體損壞的皮膚組織，先是從別人身上取下的皮膚，再是胎盤上的薄膜，結(jié)果都很少能成功，不出幾天，全會被身體里的保衛(wèi)系統(tǒng)一一消蝕掉。+1981年，一位名叫波克的醫(yī)學(xué)家，想出了個(gè)好主意：制造人造皮膚。到目前為止，許多科學(xué)家已從生物高分子材料或合成高分子材料中制造出了一二十種人造皮膚。他們把這些材料紡織成帶微細(xì)孔眼的皮片，上面還蓋著一層層薄薄的、模仿“表皮”的制品。+20世紀(jì)80年代后，有科學(xué)家先后研制出多種人工真皮，如來源于異體或異種（豬）皮的無細(xì)胞真皮基質(zhì)、以膠原為主要原料經(jīng)冷凍干燥后形成的海綿狀膠原膜

3、，此外，還有透明質(zhì)酸膜、聚乳酸膜等，其基本特點(diǎn)是可誘導(dǎo)自體的組織細(xì)胞浸潤生長，形成新的、結(jié)構(gòu)規(guī)則的真皮樣組織，從而重建真皮層。+20世紀(jì)90年代以來，醫(yī)學(xué)界已成功將復(fù)合皮用于大面積深度燒傷創(chuàng)面的修復(fù)，節(jié)省了傷者自體皮源，提高了就治率。但是，由于復(fù)合皮制作費(fèi)用十分昂貴，移植后存活率只有50%左右，因此，在臨床上的廣泛使用有待時(shí)日。隨著醫(yī)學(xué)發(fā)展，人工皮膚將來便可像機(jī)器零件一樣，用來更換損壞的皮膚組織，改變燒傷創(chuàng)面修復(fù)對自體皮源的高度依賴，提高燒傷就治成功率和創(chuàng)面修復(fù)質(zhì)量。一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能皮膚的分層：皮膚的分層： 角質(zhì)層角質(zhì)層 透明層透明層 表皮表皮 顆粒層顆

4、粒層 棘狀層棘狀層 生發(fā)層生發(fā)層皮膚皮膚 基底層基底層 乳頭層乳頭層 真皮真皮 網(wǎng)狀層網(wǎng)狀層 皮下組織皮下組織 皮膚的基礎(chǔ)知識（一）皮膚的結(jié)構(gòu)皮膚的基礎(chǔ)知識一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能1、表皮 在皮膚的表面，表皮內(nèi)沒有血管，但有豐富的神經(jīng)末梢，可以感受到觸覺和痛覺。因部位的不同，表皮的厚度在0.07-2毫米之間。 表皮層由外到里又可分為表皮層由外到里又可分為角質(zhì)層、透明層、顆粒層和角質(zhì)層、透明層、顆粒層和生發(fā)層生發(fā)層四層。四層。 角質(zhì)層在美容學(xué)上稱為“死皮”，它是由多層已經(jīng)死亡并已角化的上皮細(xì)胞組成。 角質(zhì)蛋白不溶于水，因此角質(zhì)層有防止體內(nèi)水份過度蒸發(fā)的作用。（一）皮膚的結(jié)構(gòu)皮膚的基礎(chǔ)知識一、

5、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能 透明層只存在于我們的手掌和足底皮膚中。 生發(fā)層位于表皮的最深部，由多層上皮細(xì)胞組成，它具有不斷增生的能力，以補(bǔ)充角質(zhì)層死亡細(xì)胞的脫落和修復(fù)表皮的缺損。 生發(fā)層又可分為基底層與棘狀層。基底層內(nèi)上皮細(xì)胞之間分布有黑色素細(xì)胞，黑色素細(xì)胞的多少決定皮膚的顏色；皮膚經(jīng)日光照射后，黑色素細(xì)胞內(nèi)的黑色素顆粒會增多，使皮膚的顏色變深。黑色素顆粒能吸收紫外線，可以保護(hù)皮膚防止曬傷。（一）皮膚的結(jié)構(gòu)皮膚的基礎(chǔ)知識一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能2、真皮 位于表皮的下面，是由緊密結(jié)締組織構(gòu)成。 真皮內(nèi)有大量粗大的膠原纖維和少量的彈性纖維與網(wǎng)狀纖維，這些纖維緊密的交織在一起，彈性纖維可以使皮膚在

6、伸展后恢復(fù)原有形狀，隨年齡的增長，彈性纖維會變得失去彈性，使皮膚呈現(xiàn)出松弛、皺紋等現(xiàn)象。 真皮內(nèi)有血管、神經(jīng)、淋巴管、毛發(fā)和腺體等。 真皮可分為乳頭層和網(wǎng)狀層，二者無明顯的分界。（一）皮膚的結(jié)構(gòu)皮膚的基礎(chǔ)知識一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能（一）皮膚的結(jié)構(gòu)3、皮下組織 皮下組織位于真皮的深面，解剖學(xué)上稱為淺筋膜，臨床上稱為蜂窩組織。 皮下組織主要是由疏松結(jié)締組織組成，內(nèi)含大量脂肪組織，含有大量的血管、淋巴管、神經(jīng)、神經(jīng)末梢。 臨床上所謂的皮下注射，就是將藥物注射到皮下組織內(nèi)。皮膚的基礎(chǔ)知識一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能1、毛發(fā)、毛囊與立毛肌 全身除手掌和足底外，均長有毛發(fā)，細(xì)小的稱汗毛，粗大的均以生

7、長部位命名。 毛根在皮膚內(nèi)被一管狀的囊鞘所包圍，這囊鞘叫毛囊；在毛囊的一側(cè)有一束斜行的平滑肌叫立毛肌，些肌肉受交感神經(jīng)支配，收縮時(shí)，可使毛發(fā)豎立引起皮膚呈雞皮現(xiàn)象。2、汗腺 汗腺分布很廣，在手掌和足底處最多，可分為分泌部和導(dǎo)管部。（二）皮膚的附屬器官皮膚的基礎(chǔ)知識一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能（二）皮膚的附屬器官 分泌部：位于真皮網(wǎng)狀層和皮下組織內(nèi)，是制造汗液的地點(diǎn)，收縮時(shí)可促使汗液排出。 導(dǎo)管部：是將汗液排到皮膚表面的管道。 汗液的主要成份是水，還有尿素等，可以協(xié)助腎臟排泄體內(nèi)代謝所產(chǎn)生的廢物，也即我們通常所說的排毒功能。3、皮脂腺 皮脂腺是全分泌腺，是由皮脂腺自身的脂肪細(xì)胞脂化之后形成脂質(zhì)而

8、分泌的。皮脂的成份最多的是三酸甘油脂， 皮脂腺的發(fā)育及分泌活動主要受雄性激素的影響。皮膚的基礎(chǔ)知識一、皮膚的生理結(jié)構(gòu)及基本功能（四）皮膚的5個(gè)基本功能 1、保護(hù)功能 2、調(diào)節(jié)體溫功能 3、感覺功能 4、排泄功能 5、吸收功能+人造皮膚是利用工程學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的原理和方法，在體外人工研制的皮膚代用品，用來修復(fù)、替代缺損的皮膚組織。+按成分不同，可分單純?nèi)斯ふ嫫ず途哂斜砥ぜ?xì)胞層的活性復(fù)合皮；+按與損傷皮膚的結(jié)合方式不同，分為暫時(shí)替代性人工皮和永久性人工皮。人造皮膚人造皮膚人造皮膚的作用人造皮膚的作用+人工皮膚除了應(yīng)該具備正常人體人體的皮人工皮膚除了應(yīng)該具備正常人體人體的皮膚的功能以為還要有一下幾點(diǎn)

9、要求：膚的功能以為還要有一下幾點(diǎn)要求：+(1)防止水分與體液流失防止水分與體液流失,可消毒、滅菌可消毒、滅菌;+(2)有與皮膚相似的透氣透水性有與皮膚相似的透氣透水性,對滲出液有對滲出液有吸收性吸收性;+(3)有接近正常皮膚的柔軟性與伸縮性有接近正常皮膚的柔軟性與伸縮性,即柔即柔軟度、隨形性好。有強(qiáng)韌性軟度、隨形性好。有強(qiáng)韌性,不易撕裂不易撕裂,潤濕潤濕強(qiáng)度高強(qiáng)度高;人造皮膚的作用人造皮膚的作用+(4)無全身或局部的毒性無全身或局部的毒性,無抗原性無抗原性,與局部刺與局部刺激組織相容性好激組織相容性好;+(5)微生物不能在它上面生長、繁殖或穿透微生物不能在它上面生長、繁殖或穿透;+(6)與創(chuàng)面

10、有粘合性與創(chuàng)面有粘合性,創(chuàng)面、肉芽組織能得以創(chuàng)面、肉芽組織能得以長入長入;+(7)防止感染防止感染,減少萎縮減少萎縮,能鎮(zhèn)痛能鎮(zhèn)痛;+(8)生物分解性可控制生物分解性可控制;+(9)使用保存方便使用保存方便,來源廣來源廣,制作工藝簡單制作工藝簡單,價(jià)格價(jià)格低廉。低廉。暫時(shí)替代性人工皮暫時(shí)替代性人工皮+暫時(shí)性代用品提供傷口暫時(shí)的生理性覆蓋，就象正常皮膚一樣，具有避免機(jī)械損傷、防止細(xì)菌人侵、阻止水分蒸發(fā)和丟失的作用。因而，這些代用品用于傷口有助于形成潮濕的傷口環(huán)境。使用暫時(shí)替性人工皮膚的好處是:(1)作為供皮區(qū)敷料，有利于減輕疼痛，促進(jìn)傷口上皮化;(2)在切削癡手術(shù)后，為深11度和111度傷口提供

11、暫時(shí)的生理性班蓋物;(3)對可疑傷口作為實(shí)驗(yàn)性移植物。暫時(shí)替代性人工皮暫時(shí)替代性人工皮+對可疑傷口作為實(shí)驗(yàn)性移植物。臨床上應(yīng)用的暫時(shí)替代性人工皮膚大體又可分為：+1、豬皮+2、合成膜+3、異體皮哲時(shí)性替代品+4、其他暫時(shí)替代性人工皮暫時(shí)替代性人工皮 豬皮+多種生物來源的異種皮在臨床已應(yīng)用多年，最常用的物種是家畜，如羊、牛、豬。其中豬是應(yīng)用最廣泛且時(shí)間最長的一種。+異種豬皮被加工后制成膜片或篩網(wǎng)狀的均質(zhì)真皮結(jié)構(gòu)，已被廣泛用于暫時(shí)覆蓋清潔創(chuàng)面、淺傷口和供皮區(qū)。也有醫(yī)院在有表皮溶解壞死的中毒病人中使用。雖然豬皮不能血管化，但它將粘附到干凈創(chuàng)面并有效控制疼痛。然而，這種材料并不屬于與人體相容的生物醫(yī)學(xué)

12、材料，只是暫時(shí)性替代品，因此，最終要被宿主所排斥。暫時(shí)替代性人工皮暫時(shí)替代性人工皮+ 合成膜+許多生物性材料如膠原、6一硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸、甲殼素和相似的纖維網(wǎng)都可被用于制作合成膜。這種半透性膜敷料當(dāng)應(yīng)用到干凈傷口或供皮區(qū)時(shí)，能有效地控制疼痛，防止細(xì)菌人侵，同時(shí)還具有防止水分蒸發(fā)的特性，這對于清潔淺度創(chuàng)面和供皮區(qū)有較好的作用。+目前常用的一種簡單的雙層合成膜Biobrane，其內(nèi)層由能夠纖維血管化的尼龍膜組成，而外層則由起保持水分和細(xì)菌屏障作用的硅膠膜構(gòu)成，并已在清潔的淺n度創(chuàng)面和供區(qū)的臨床應(yīng)用上證明療效良好。暫時(shí)替代性人工皮暫時(shí)替代性人工皮+合成膜+水狀膠質(zhì)敷料也是一種人工合成材料膜，其目

13、的是為傷口建立一個(gè)濕潤的環(huán)境。當(dāng)吸收傷口分泌物時(shí)，實(shí)驗(yàn)和臨床均發(fā)現(xiàn)濕潤環(huán)境有助于傷口的上皮化，有助于傷口愈合。所有合成膜或多或少都是閉合的，故必須謹(jǐn)慎使用，常有選擇性地用在清潔的淺n度創(chuàng)面和供區(qū)。如果應(yīng)用于感染、深度或有壞死組織的傷口，那么膜下積膿就可能發(fā)生，甚至導(dǎo)致災(zāi)難性后果。合成敷料如硅膠膜比較容易獲得，但盡管增加了膠原和蛋白多糖等生物材料，它們的作用仍是暫時(shí)性的。永久性性人工皮永久性性人工皮 迄今為止，常見的永久性皮膚替代品有表皮膜、真皮類似物及復(fù)合皮代用品等。+表皮膜：取患者正常小塊皮膚經(jīng)體外分離、培養(yǎng)表皮角細(xì)胞，待其融合后形成薄層狀的表皮皮片，這種表皮皮片被稱為人工表皮。+最大優(yōu)點(diǎn)是

14、，它能提供大量可供移值的表皮膜或細(xì)胞，作用于病人受區(qū)時(shí)能迅速恢復(fù)皮膚的屏障功能，因而提高了病人的生存機(jī)會。 表皮細(xì)胞的分離技術(shù)主要有胰蛋白酶消化法(Trypsin, Tr)和噬熱蛋白酶一胰蛋白酶聯(lián)合消化法(Thermolysin-trypsin, Th-Tr) 。 表皮細(xì)胞的培養(yǎng)主要有4種方法，即:皮塊法、滋養(yǎng)層法、無血清培養(yǎng)法和氣一液界面培養(yǎng)法等永久性性人工皮永久性性人工皮人造皮膚的移植過程蠶絲人造皮膚蠶絲人造皮膚主要發(fā)明人：浙江大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院副教授閔思佳 由科研人員提取蠶絲中的蛋白質(zhì)生產(chǎn)而成，這種人造皮膚就像用蠶絲做成的服裝面料一樣，具有絲綢般的光滑平整和柔韌特性。而且，與目前治療大面積

15、損傷時(shí)最常用的豬皮材料相比，它安全性更高。 人造皮膚人造皮膚- -成功案例成功案例 與其他干細(xì)胞制作人工皮膚與其他干細(xì)胞制作人工皮膚相比，絲蛋白不會輕易遭到人相比，絲蛋白不會輕易遭到人體排斥體排斥 絲蛋白通過技術(shù)手段制作的絲蛋白通過技術(shù)手段制作的支架結(jié)構(gòu)可以逐步在人體內(nèi)降支架結(jié)構(gòu)可以逐步在人體內(nèi)降解，這才是仿生人工皮膚不被解，這才是仿生人工皮膚不被人體保衛(wèi)系統(tǒng)侵蝕的最大秘密人體保衛(wèi)系統(tǒng)侵蝕的最大秘密 根據(jù)測算，要想制作巴掌大根據(jù)測算，要想制作巴掌大的一塊仿生人工皮膚，所需要的一塊仿生人工皮膚，所需要的絲蛋白不過在的絲蛋白不過在5克左右，差克左右，差不多不多18個(gè)蠶繭就能解決問題個(gè)蠶繭就能解決問

16、題優(yōu)點(diǎn)英國英國：ICX-SKN的人造皮膚的人造皮膚研制者：從事細(xì)胞療法研究的Intercytex集團(tuán) 名為ICX-SKN的人造皮膚，這種皮膚在28天后可完全與人體結(jié)合，封閉并愈合傷口。 在初步的臨床實(shí)驗(yàn)中，由于質(zhì)地逼真，耐久性好，人造皮膚移植取得突破性成功。 白鼠體上移植的人造皮膚白鼠體上移植的人造皮膚+研制者：第四軍醫(yī)大學(xué)的研究人員 +從新生或出生前的試驗(yàn)鼠身上取出少量皮膚組織，采用滅菌、消化、分離、培養(yǎng)等手段，獲得了足夠的細(xì)胞數(shù)量后，再用組織工程的辦法將其重新組合，成功地研制出具有表皮組織和結(jié)締組織的皮膚。這個(gè)過程用一個(gè)形象的比喻就是在器皿中“種皮膚”。試驗(yàn)人員將這些人造皮膚移植到白鼠身上

17、，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，人造皮膚不僅具有正常皮膚的部分功能，而且具有良好的修復(fù)皮膚創(chuàng)傷的作用，到目前為止并未發(fā)現(xiàn)有免疫排斥反應(yīng)。可以說，目前人造“鼠皮”已研制成功。當(dāng)然，這種皮膚與真正的皮膚還有差距，比如說沒有汗腺和毛發(fā)等附屬物我國第一個(gè)“人造皮膚”正式進(jìn)入臨床應(yīng)用四軍醫(yī)大口腔醫(yī)院研制的我國組織工程第一個(gè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化這項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性在于，國內(nèi)目前的這項(xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性在于，國內(nèi)目前的人造皮膚研究僅能進(jìn)行表皮的復(fù)制，人造皮膚研究僅能進(jìn)行表皮的復(fù)制，四軍醫(yī)大則發(fā)展出帶有結(jié)締組織第二四軍醫(yī)大則發(fā)展出帶有結(jié)締組織第二層的皮膚，這種技術(shù)目前在國際上只層的皮膚，這種技術(shù)目前在國際上只有美國掌握，在國內(nèi)四軍醫(yī)大是第一

18、有美國掌握，在國內(nèi)四軍醫(yī)大是第一家。家。金巖教授展示金巖教授展示組織工程皮膚組織工程皮膚俄羅斯以納米材料制人造皮膚俄羅斯以納米材料制人造皮膚俄羅斯的生物皮膚和外國的類似產(chǎn)品性質(zhì)不同。它具有高度的相容性，療效好。特點(diǎn)是用它進(jìn)行的包扎無需更換。“吉阿馬特里克斯”和恢復(fù)的皮膚結(jié)合。此外，它有再生的性能，在它上面能繁殖移殖的細(xì)胞。還有，俄羅斯的生物皮膚較便宜，這也很重要。斯坦福大學(xué)華裔女科學(xué)家鮑哲楠(Zhenan Bao，音譯)在已取得人造電子皮膚科研成果的基礎(chǔ)上，再接再厲，研發(fā)出更仿真的透明、超彈性的傳感器皮膚，讓人造電子皮膚擁有更接近自然皮膚的觸覺。這項(xiàng)研究發(fā)表在自然納米科技雜志上。 人造皮膚的最新研究人造皮膚的最新研究+多倫多大學(xué)的科研人員通過把單個(gè)細(xì)胞放入凝膠狀的薄片材料里，使其生長出一種全新的人造皮膚。值得