可注射型微球复合多聚糖水凝胶的制备(2)
图1 软骨的结构
1993年，美国学者Robert Langer和Joseph P. Vacanti在 Science 杂志上发表了"Tissue Engineering"这篇论文，提出了组织工程（Tissue Engineering）的概念[ ]。组织工程的基本内涵是指通过应用工程学和生命科学的基本原理和技术，在体外构建具有生物功能的人工替代物，用于修复组织缺损，替代失去功能或衰竭的组织、器官的部分或全部功能[ ]。组织工程的核心是构建由细胞与细胞支架结合的复合体，它一共包含3大要素：支架材料、种子细胞和生长因子。其中，细胞支架材料的功能是为细胞的增殖提供三文空间和新陈代谢的环境，并决定新生组织、器官的形状和大小。我们可以这么说，细胞支架材料是形成新的具有形态和功能的组织、器官的基础，也是软骨组织工程的核心内容[ ]。
经查阅文献，我们知道在设计支架材料的时候，需要满足以下四个要求：分别是形状诉求 (Form)、功能诉求(Formation)、性能诉求 (Function)和可植入性 (Fixation)。下面我们将对这四个原则进行简述。
形状诉求是指支架材料在填充复杂的缺陷的时候，必须要实现完全填充缺陷这个目标，并且能通过诱导再生组织来进而实现整个缺陷的填充；功能诉求则指在组织再生的时候，支架材料可以通过提供合适的环境、释放生长因子等方式来促进这一过程的进行；性能诉求则是指支架材料必需拥有相应的性能(主要是力学性能)，使得缺失组织在得到修复之前，暂时起到缺失组织的作用，以满足日常活动的需求；而可植入性则是指我们可将支架材料通过外科手术来植入人体体内，并能够起到理想的效果[5]。
结合上述4F原则并根据已经查阅的相关文献，我们可以知道骨组织工程对细胞支架有如下几点要求：一定的生物降解速度、良好的生物相容性和细胞亲和性、有一定的力学性能且易于成型、可进行灭菌消毒、具有特定三文多孔结构、孔径和孔隙率适宜、包含可以控制释放的生长因子的超分子集合体等[ - ]。
支架材料作为软骨组织工程技术的基本框架，它对于能否成功完成缺损软骨组织修复是有着十分重要的影响的[ ]。根据目前的报道，常被用作细胞支架的生物材料主要有天然无机材料、天然高分子材料和合成高分子材料三大类[ ]。
目前来说，在细胞支架领域使用较多的天然无机材料包含羟基磷灰石（HAP）、生物活性玻璃、磷酸钙骨水泥(CPC)、云母等；而使用较多的天然高分子材料则主要包括壳聚糖、甲壳素、海藻酸盐、胶原蛋白、氨基酸类聚合物等；使用较多的合成高分子材料主要包含明胶海绵(GEL)、聚乳酸(PLA)、聚乳酸与聚乙醇酸共聚物(PLGA)、水凝胶、聚氨基酸等[ - ]。
一般来说，天然无机材料及天然高分子材料在用作支架材料的时候，具有以下优点：无毒、亲水性好、生物相容性及细胞亲和性也都较好。但是它们也存在一些缺陷：质量重现性差（因为产地和来源不同）、不可大批量生产、力学性能较差、降解速度不易控制、强度和加工性能较差[ ]。此外，天然生物支架材料也容易出现携带病毒基因，难以确定抗原性是否得到消除等问题[ ]。而上述的这些缺陷则使其在满足细胞支架的使用要求的时候存在一些困难。
合成高分子材料在用作支架材料的时候，具有如下优点：品种多、降解速度可进行调节、选择范围比较广、力学及加工性能较好、成本较低、质量重现性好、规模生产难度较低；而其主要的缺陷则包含以下几个方面：生物相容性及细胞亲和性相对而言比较低、不具备生物活性、缺乏细胞识别信号等[13]。