孔徑對膠原基組織工程真皮支架性能的影響

譚瑾瑜 廖冠睿 譚 妍 曹金成 羅 靜 陳杏歡 祁少海 陳 蕾*

(1.中山大學 中山醫學院臨床醫學系，廣東 廣州 510080；2.中山大學附屬第一醫院 燒傷外科，廣東 廣州 510080)

1 引言

真皮缺損的修復是臨床治療的難點和組織工程學研究的重點。膠原基組織工程真皮的構建多以多孔支架材料作為載體或以多孔支架材料為主體，目的是對細胞外基質的成分、結構和功能進行仿生。孔徑是此類材料的重要參數之一，可以直接或間接地決定支架的孔隙率、孔隙連通性及力學性能，對細胞的粘附、滲透、遷移、生長、營養物質傳送、血管長入及代謝產物交換有重要的影響。

2 孔徑對組織工程支架物理性能的影響

組織工程支架的物理性能必須與生物體相匹配。現代組織工程材料的孔徑大小一般可分為三個等級：納米級(<100nm)、微米級(100nm-100μm)、泛微米級(100μm-1mm)。孔徑的大小在一定程度上影響著支架的機械強度、抗拉強度等物理性能，是決定支架能否與生物體相適應的關鍵因素之一。研究表明泛微米級支架的交聯密度與其力學性能呈正相關關系。K.F.Leong等發現孔隙大小在微米級別的支架機械強度不高，但孔間互連，使材料滲透率保持較高水平[1]——這是決定細胞能否進行代謝活動的關鍵。

孔徑的均勻性也會對支架的機械剛度、擴散率、滲透率造成顯著影響。壓力作用時，支架會從薄弱處開始斷裂。孔徑的平均差值就成為了衡量支架穩定性的標準之一。材料的相鄰孔徑差越大，材料就越容易被破壞，相同的應力值下薄弱處一旦開裂，必將引起整個支架的崩塌。此外，不均勻的孔隙互聯性不高，擴散率相對較低，滲透率較低，引起營養物質擴散滯后[2]。

3 孔徑對組織工程支架生物學性能的影響

細胞遷移行為在生化刺激、細胞與細胞、細胞與細胞外基質相互作用下發生的。研究表明：過小的孔徑會導致細胞遷移的不完全，甚至在支架周緣形成包囊，影響營養物質的吸收和廢物的排泄[3]；……