摘要：近些年来，运用组织工程来钻研人工皮肤是皮肤缺损修复临床医学研究中的主要课题，目前为止组织工程人工皮肤支架材料主要有两大类：一类是天然高分子材料，另一类是人工合成高分子材料。但从结构和功能分，组织工程人工皮肤主要有表皮替代物、真皮替代物以及含有表皮和真皮双层结构的皮肤替代物。本文从人工皮肤的概况、原料、现有缺陷进行了综述，并且分析、总结了人工皮肤研究现状、原料的选择问题以及一些问题的解决的方向。
关键词：生物医用材料 人工皮肤 组织工程学
引言
皮肤是人体面积最大的器官，是机体免于脱水、损伤、感染的第一道防线。当创伤、Ⅲ度烧伤、大面积瘢痕切除造成皮肤严重缺损时，机体不能保持正常的自稳状态，极易引起系列并发症甚至导致死亡。人工皮肤是目前为止最良好的替代皮肤的材料，人工皮肤是用生物材料或合成材料加工制造的薄膜样或海绵状的人体皮肤代用品，用以暂时或永久性覆盖烧伤或创伤创面。人工皮肤在国外的研究相比较国内多些，一些人工皮肤研究成果已形成产品应用在临床上。
第一章 人工皮肤的研究现状
人工皮肤是目前为止在临床应用方面最为成功的组织工程材料，也是组织工程中首个面市产品。目前，已经面世的产品有Biobrane一TM、eDmragraft一TC和Apligraft一TM等，且已在烧伤、大面积瘢痕切除造成皮肤严重缺损等疾病的医治方面都取得不错的成果。研究开发性能符合真正皮肤的人工皮肤的人现在越来越多，越来越新的人工皮肤类的产品正在不断出现在市场上。目前可用于组织工程化皮肤的天然高分子材料有：脱细胞真皮基质；天然蛋白类高分子材料，如胶原蛋白、明胶、丝素蛋白等；天然多糖类高分子材料，如纤维素、甲壳质、壳聚糖、糖胺聚糖（如硫酸软骨素、透明质酸、肝素等）、海藻酸盐等；生物合成聚酯，如聚羟基丁酸酯（polyhydroxybutyrate，PHB）等。但是部分天然高分子材料大规模提取比较困难，价格较高，产品批次有差异，性质难以统一，大多天然高分子材料的力学性能难以符合操作要求，部分天然高分子材料降解速率不容易被控制等。
第二章 人工皮肤的分类介绍
人工皮肤可分为三个大类：表皮替代物、真皮替代物以及全皮替代物。表皮替代物是由生长在可降解基质或聚合物膜片上的表皮细胞组成；真皮替代物是指含有活细菌或是不含细胞成分的基质结构；全皮替代物是包含以上两种的成分，既具有表皮结构，又具有真皮结构[1]。
2.1表皮替代物
表皮替代物主要用于较表浅的创面，对于范围较大、较深的创面，由于无真皮层的营养支撑，表皮替代物不能成活，故需要真皮替代物进行机械保护。皮肤替代物中的真皮成分可以阻止创面收缩，增加机械稳定性。
2.2真皮替代物
真皮替代物可增加愈合后皮肤的弹性、柔软性及机械耐磨性，削弱瘢痕的增生，管制痉挛，并且存在于真皮替代物的活性成纤维细胞可增进表皮组织的生长分化，诱导形成基底膜。
2.3人工复合皮肤
人工复合皮肤是指在体外进行培养制备的皮肤替代物，其含有与正常皮肤类似的表皮以及真皮结构。到目前为止，世界上有两种人造复合皮肤：①由天然材料（如胶原蛋白）通过体外的组织培养构建成的人工皮肤替代品，②基于材料科学和生物工程原理上构建的真皮替代物。
第三章 人工皮肤原料的优劣比较和存在的问题
在此，对几种常用的人工皮肤原料进行比较分析。
3.1蛋白质类原料
蛋白质类原料有胶原，明胶，丝素等。该类材料为人工皮肤的主要的组成成分，也是细胞分化、生长的营养基地，但是该材料的缺陷是：强度低、没有弹性、降解速度又太快。明胶海绵是最早开始使用的止血吸收敷料，但其引导细胞生长性能却不如胶原[2]。
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3.2多糖类原料
多糖类原料包括糖胺聚糖，甲壳素，透明质酸等。多糖类材料具有促进细胞生长的功能，是良好的细胞生长基质材料，但随着用量增加，材料的弹性变低，质地变脆，会抑制成纤维细胞的生长[3]。
3.3盐类原料
盐类原料包括海藻酸钙、海藻酸钠等。该类原料在人工皮肤的应用中是作为交联剂，还可以促进细胞的生长速度。
3.4高聚物类原料
高聚物类材料分为两类：
1、不可降解材料：有聚氨酯、聚酯、尼龙、硅橡胶，不可降解材料一般为生物惰性材料，材料会表现不可降解，不能进行正常的生理代谢，所以这类材料只能用做外层敷料，而不能成为永久替代皮肤的材料[4]。
2、生物降解材料：PET，其生物学性能好，在体内具有可降解和可代谢性能，目前广泛使用的有PLGA等。如果分子量小则人工皮肤需要的强度达不到，如果其分子量大则材料会很难溶于水。
以上材料性能分析表明：实际人工皮肤的需要因素是任一种材料单独使用都不足以满足。
第四章 人工皮肤材料研究的发展趋势
4.1原料选择的新颖性
目前为止，细胞生长活性材料的选用不再局限于明胶、胶原等蛋白类材料，同时还会选用丝素和合成蛋白或改性蛋白，以及改性甲壳素、蛋白多糖、和糖蛋白等天然以及合成的天然材料。重要的是需要选用可降解的材料，如PLA、PGA等，其具有一定的生物活性并可在皮肤修复后，被人体降解吸收。在制备成型后的人工皮肤，要有一定的降解速度并且具有与组织相匹配的生长速度。
4.2制备方法的新颖性
在过去的方法中，主要有以下两种方法：
1、以胶原为主，加上高聚物做外层，再以二胺或二醛等对胶原进行交联反应，胶原的机械性能会得到改善。
2、胶原与其他的天然大分子生物材料（海藻酸盐、透明质酸、硫酸软骨素等）进行杂化反应，这样不仅改善了机械性能，同时增加材料的生物活性。
现在采用的方法有很多种，如用纳米材料合成中的插层法以及原位法，可得到胶原和合成大分子的互穿网络大分子，胶原作为细胞生长的支架，聚合物作为胶原的二次支架。所得到的材料柔软、多孔、机械强度良好。
4.3材料性能的新颖性
1、原料需要具有良好的弹性以及柔软性；
2、材料需要强度高，抗拉强度远大于胶原和与其它天然材料杂化材料的强度；
3、降解速度与细胞生长速度和人体代谢速度相匹配或接近，材料可以在生物体内发生降解反应，可以正常吸收人体所需的营养成分，最后可以通过代谢排除体外。
参考文献
[1]胡江.组织工程研究进展[J].生物医学工程学杂志,00,17(1):75一79.
[2]Young Chung Daw,Wu Jing Ran,TsouTa一LBiomaterals,Oet1998
[3]Osborne C S,Reid W H,et al.Biomaterials,Feb 1999,20(3):283
[4]Choi Young Seon,Hong Sung Ran,et al.Biomater als,Mar1999,20(5):409.
作者简介：王小双（1998.07-），男，安徽芜湖人，江苏大学本科在读，高分子材料科学与工程；
吴一鸣（1997.11-），男，江苏常州人，江苏大学本科在读，高分子材料科学与工程；
梅昌福（19953.08-），男，贵州大方人，江苏大学本科在读，高分子材料科学与工程。
论文作者:王小双 吴一鸣 梅昌福
论文发表刊物:《知识－力量》2020年1月1期
论文发表时间:2020/3/27
标签：皮肤论文; 材料论文; 真皮论文; 胶原论文; 表皮论文; 原料论文; 高分子材料论文; 《知识－力量》2020年1月1期论文;