③髋臼杯：主要是聚合物类——UHMWPE，其具有高耐磨性，自润滑性，耐化学腐蚀等特点。通常将金属外杯和PE内杯压配使用。此外，也有陶瓷杯-金属杯，如YPSZ股骨头-Al2O3臼杯；全金属髋关节置换。因此不同组合方式将获得不同的效果。目前临床使用较多的是YPSZ股骨头-PE臼杯、钴合金股骨头-PE臼杯。 （2）手术中关节柄和髋臼杯的固定方式：
分为骨水泥固定和非骨水泥固定。前者通过PMMA系列骨水泥的内锁固定和容积填充作用，在界面形成嵌合，再生的血管可以深入到骨水泥内部，形成骨连接。后者则通过组织与生物活性植入体表面间的化学反应达到固定、骨长入有沟槽或纹理的植入体的表面或者骨长入多孔材料的孔隙中来实现固定。
（3）提高植入体与骨组织的相容性以及植入体的稳定性，植入体的表面有特殊的设计和处理：
①表面设计：
A 股骨板整体构型为上宽下窄，外厚内薄；板下端锥形圆柱体加工，可以降低应力遮挡。
B 股骨柄表面设计齿槽，齿槽由上向下逐渐增加，可以增加稳固性；金属杯环形齿槽可增加表面积，增加负荷能力。
C 提高股骨头圆度及表面光洁度，以减少磨屑。 ②表面修饰：
金属股骨头表面预涂PMMA或HA，股骨柄沟槽区涂层HA或进行表面粗糙钝化处理，以提高材料的生物相容性和耐磨性能，利于骨组织的重建。
第 10 章
1、目前在组织工程皮肤研究中，哪些细胞作为种子细胞研究得较多？
种子细胞是组织工程研究与应用中最为关键的要素之一，是组织能够再生的物质基础。同种异体细胞和异种细胞虽然来源较广泛，但存在免疫排斥和细胞功能差异等问题。目前研究较多的种子细胞主要还是自体细胞和干细胞。 （1）自体细胞
从理论上讲，最理想的皮肤组织工程种子细胞需携带全部基因组型，满足此条件的目前只有自体组织细胞，如：成纤维细胞、血管内皮细胞与表皮细胞。
①成纤维细胞：
成纤维细胞是皮肤组织损伤后的主要修复细胞，在修复过程中，成纤维细胞主要是通过分泌胶原纤维和基质成分，重新建立真皮与表皮之间的再次连接，为表皮细胞的覆盖创造条件。将成纤维细胞与胶原混合构成的类真皮层可促进上皮细胞生长及真皮与表皮的重组，提高愈后皮肤的结构性能并改善移植后创面的外观。此外，成纤维细胞还可以分泌成
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纤维细胞生长因子，调节与表皮细胞间相互作用，从而促进表皮细胞的增殖、迁移及分化，在调节表皮细胞形态及细胞外基质的合成方面也起到重要的作用。
②血管内皮细胞与表皮细胞：
在自体皮肤移植的实验中，血供不足是造成移植物成活率低的重要原因。将内皮细胞引入支架材料中，可以促进人工皮肤的血管化速度。将血管内皮细胞与成纤维细胞共培养，还可形成毛细血管样结构。表皮细胞的培养受自身增殖能力的限制，需要三四周的培养时间，对于急需覆盖创面的大面积创伤患者，还不能满足治疗需要。提取自体细胞都要从自体取材，不仅会造成新的损伤，而且体外扩增能力极为有限，多次传代后即丧失形成能力。对大面积Ⅲ度烧伤、广泛瘢痕切除、外伤性皮肤缺损以及皮肤溃疡等导致的严重皮肤缺损，仅靠自体取材难以实现皮肤的再生，因此要构建出满足临床需要的皮肤替代物，就必须找到一种新的理想的种子细胞。 （2）干细胞
皮肤干细胞是目前引起广泛关注的一类成体干细胞，当皮肤因外伤、疾病等原因导致损伤时，皮肤干细胞会及时增殖分化生成相关细胞，从而修复机体受损结构，因此干细胞的培养与分离对于皮肤损伤修复具有重要意义。利用皮肤干细胞的增殖分化特性制备人工皮肤是目前重要的研究方向，较受关注的研究有表皮干细胞、骨髓间充质干细胞、毛囊干细胞和脂肪干细胞等。
①表皮干细胞：
表皮干细胞来源于外胚层，具有双向分化的能力，位于与真皮乳头层顶部相连的基底层或表皮基部的基底层。正常情况下，大部分的表皮干细胞处于静息状态，只有部分细胞脱离干细胞群落进入分化周期，向下迁移可分化为表皮基底层细胞，进而生成毛囊；向上迁移则最终分化为各种表皮细胞。移植到创面的表皮干细胞可以向表皮分化，具有分化为毛囊和汗腺等结构的潜能
②骨髓间充质干细胞：
骨髓间充质干细胞是一种近年来被广泛关注的种子干细胞，它具有向多种中胚层和神经外胚层来源的组织细胞分化的能力。当把骨髓间充质干细胞植入体内，其可在多种组织如肺、骨、软骨、皮肤等处增殖和分化，并表现出相应组织细胞的表型。自体骨髓间充质干细胞接种于表皮细胞诱导体系3 d 后细胞即发生形态改变，诱导分化的细胞大部分为表皮干细胞；将骨髓间充质干细胞和支架材料复合后移植可明显促进皮肤缺损创面愈合。因此，骨髓间充质干细胞作为种子细胞构建具有生物学功能的组织工程化全层皮肤具有很好的可行性。
③毛囊干细胞：
目前研制得较好的组织工程皮肤在体外及移植于创面后具有正常表皮的自我更新能力，即保留了干细胞自我更新与分化潜能的特性，但如何在复合皮中实现毛囊、汗腺、皮脂腺等附属器的重建是组织工程皮肤研究的又一大挑战。位于表皮之下的毛囊隆突处的毛
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囊干细胞，不仅能向下转移到毛囊，生成毛囊组织中的多种细胞，而且还能从毛囊外根鞘向上迁移形成表皮。因此其也是一种具有潜力的可以进一步完善组织工程皮肤性能的功能细胞。
④脂肪干细胞：
由于其可直接从抽吸出的皮下脂肪颗粒中分离获取，即使是大面积皮肤缺损的患者，也可以通过脂肪抽吸术获取足够量的脂肪颗粒悬液或脂肪组织。脂肪干细胞在体外可大规模培养和扩增并且具有多向分化的潜能，相对于从骨髓中获取骨髓间充质干细胞对患者造成的创伤小得多，同时也避免了许多伦理问题。脂肪干细胞可被诱导分化为中胚层的众多细胞系，包括骨细胞、软骨细胞、肌肉细胞和脂肪细胞等。脂肪干细胞分化为表皮细胞的研究目前还不多，如果能取得突破性进展的话，将对解决临床上严重创伤、大面积烧伤患者的皮肤来源紧张问题和促进难愈创面的修复等问题提供很好的解决方法。因此，脂肪干细胞可能成为今后皮肤组织工程研究的理想种子细胞。
2、组织工程皮肤的支架材料的研究进展如何？ （1）皮肤组织工程支架材料基础知识：
要为细胞提供黏附、增殖和迁移的空间环境，在人工皮肤的构建中起着重要作用，是组织工程的三要素之一。
理想的组织工程支架应具备以下特点: ①良好的生物相容性，无明显的排斥反应和炎症反应。②有一定的机械强度，能够抵抗一定的组织应力从而对局部组织起到支撑作用。③合适的降解速度，且降解产物必须无毒，能被及时吸收或排出体外。④与组织、细胞的亲和
性好，成纤维细胞和角质细胞等易于在支架上生长。⑤具有三维立体结构及合适大小的孔隙以利于种子细胞的增殖、迁移及血管化。我们应加强支架材料表面与细胞的相互作用机理的研究，对于合成支架材料应采用表面仿生技术在其表面接枝细胞粘附识别多肽序列，以提高其表面生物活性。生物类支架材料应加强对脱细胞真皮基质的研究，进一步提高其渗透性，促使毛血管的长入，同时着重研究在其制备过程中如何保持和提高其生物活性，以制备结构仿生支架材料及复合型支架材料。 （2）组织工程皮肤分类及研究进展：
组织工程支架材料在人工皮肤的构建中起着重要作用，支架材料的研究及其优选是人工皮肤的重要研究内容之一，按化学性质可将其分为合成类与生物类，它们各有优缺点，现分别将其研究现状及其发展作一总结。
①合成类皮肤组织工程支架材料：
目前，合成类支架材料中主要是聚交酯、聚内酯、聚羟基烷酸酯、聚碳酸酯类等聚酯类支架材料，其中聚乳酸(PLA)、聚L乳酸(PLLA)、聚羟基乙酸(PGA)、乳酸和乙醇酸的共聚物(PLGA)是研究的热点，并已被美国FDA批准用于人工皮肤中。
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②生物类皮肤组织工程支架材料： A 胶原类生物支架材料
胶原海绵由于具有良好的表面生物活性、生物相容性及可降解性，一直作为重要的皮肤组织工程支架材料，是经典的人工皮肤支架材料，但它们的缺点就是力学性能差。人们对胶原膜的研究重点主要在用交联或与聚合物膜复合的方法来提高它的力学性能。
B 壳聚糖
壳聚糖是一种天然多糖，能够为细胞黏附和迁移提供更多的结合位点，其多孔材料具有一定的弹性和柔韧度，与自体皮同时移植修复烧伤创面时，愈合后可明显减小关节活动受限。其结构中含有可衍生化的活性羟基氨基，正电荷密度高，有利于细胞的粘附，所以，壳聚糖是一种良好的组织工程支架材料。壳多糖和海藻酸钙等多糖类支架材料缺乏细胞识别位点，不具备细胞行为的引导能力，所以若在多糖类支架材料引入细胞识别位点或与胶原复合，可增强其与特定细胞的相互作用，促进细胞发挥迁移增殖和特定基因表达的功能。
C 脱细胞真皮基质
是目前研究的热点，美国已用脱细胞尸体皮为支架材料制备了人工皮肤，它的优点是力学性能好，抗原性低，缺点是材料来源非常有限且有传染某些疾病的危险，所以他们又试用猪皮代替尸体皮来制备脱细胞真皮基质。提高脱细胞真皮基质的渗透性促进血管化是目前研究的热点。
D 脱细胞羊膜基质
羊膜是胎盘上最靠近胎儿的一种的薄膜状组织，这种半透明薄膜由单层立方上皮较厚的基底膜以及一层无血管的间质组成，上皮细胞层含有羊膜上皮细胞和由羊膜上皮细胞分泌的多种生长因子，因此羊膜不仅具有生物支架所必须的三维结构，而且具有促进细胞生长的生物活性分子。
E 其它生物材料
聚乙烯基乙二醇对蚕丝进行表面改性制备了一种新型的支架材料、丝蛋白、真菌菌丝等。
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