综述:去细胞化细胞外基质(dECM)在肌腱再生中的应用:综述
《Advanced Healthcare Materials》:Decellularized Extracellular Matrix (dECM) in Tendon Regeneration: A Comprehensive Review
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时间:2025年11月20日
来源:Advanced Healthcare Materials 9.6
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dECM通过保留天然ECM的结构和生物活性,成为腱损伤修复的 promising biomaterial。研究综述了ECM的结构特性、dECM的制备方法(物理、化学、酶解)及前沿技术(3D打印、电纺纳米纤维、水凝胶、混合复合材料)的应用,发现这些技术能促进细胞迁移、胶原沉积和组织再生。临床前试验显示dECM可恢复腱的机械强度,但需解决规模化生产、生物相容性和长期稳定性等问题,未来结合智能材料与生物响应策略将推动临床转化。
### 腱组织工程与dECM的应用
腱组织是人体中至关重要的结构,其独特的生物力学特性和组织结构使得其在肌肉与骨骼之间的力传递过程中发挥着关键作用。然而,腱组织的再生能力有限,主要归因于其低细胞密度、低血管化以及高度有序的胶原纤维结构。这些特性导致在受到损伤后,腱组织难以实现有效的自我修复,常常形成纤维化瘢痕组织,导致机械性能下降,进一步增加再次损伤的风险。因此,传统的治疗方法,如缝合、移植物移植和合成材料植入,虽然在临床中被广泛应用,但仍然伴随着诸如纤维化包裹、生物力学恢复不足以及无法完全恢复原生腱组织结构等问题。
面对这些问题,腱组织工程作为一种新兴的生物医学领域,致力于通过人工支架材料模拟腱组织的微环境,以促进其再生和修复。在众多支架材料中,去细胞外基质(dECM)因其具有良好的生物相容性、保留了原生腱组织的结构和生化信号,成为研究热点。dECM通过去除免疫原性细胞成分,保留了基质蛋白、糖胺聚糖(GAGs)和生长因子等关键结构,使得其在生物力学性能、细胞行为调控以及组织再生方面展现出显著优势。这种材料不仅能够引导细胞附着、迁移和分化,还能为组织提供一个类似于原生腱组织的环境,从而促进功能性的组织重建。
当前,dECM已被用于多种腱组织再生的实验模型中,并且其在体外和体内均表现出良好的再生潜力。例如,在兔子和大鼠模型中,dECM支架显示出显著的组织修复效果,包括提高机械强度、促进细胞迁移以及增强组织再生能力。此外,dECM还可以与多种先进技术相结合,如3D打印、复合支架和水凝胶,从而进一步优化其在腱组织工程中的应用。这些技术不仅能够提高dECM支架的结构和功能,还能够实现更精准的生物活性调控,使其更适合复杂或特定部位的修复需求。
然而,尽管dECM在实验室和动物模型中表现优异,其在临床转化过程中仍面临诸多挑战。其中,主要问题包括:dECM材料的标准化与可重复性、生物活性的维持、机械性能的调控以及免疫原性的控制等。这些挑战需要通过更深入的基础研究和技术创新来解决,以确保dECM在临床中的有效性和安全性。此外,dECM的规模化生产以及长期体内稳定性也是其走向临床应用的关键因素。
随着研究的不断深入,越来越多的dECM产品正在进入市场,并在临床试验中显示出积极的治疗效果。例如,GraftJacket?、ArthoFlex?和Conexa?等产品,均基于去细胞真皮组织,通过特定的去细胞化技术制备,并在临床中用于修复肩袖和跟腱等组织。这些产品的成功应用不仅为腱组织工程提供了新的方向,也进一步推动了该领域的临床转化进程。
总之,dECM作为一种新型的生物材料,在腱组织工程中展现出巨大的潜力。它不仅能够模拟原生腱组织的微环境,还能通过多种技术手段进行功能化和结构优化,从而满足不同类型的腱组织修复需求。然而,其在临床转化过程中仍需克服诸多技术障碍,以确保其在实际应用中的有效性与安全性。未来,随着材料科学、生物工程和临床医学的进一步融合,dECM有望成为腱组织再生的重要工具,为患者提供更加安全、高效的治疗方案。
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