再生医学:生物材料与组织再生
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第四节 结论与展望

生物材料领域的研究已经从最基础的植入物填充转变为对于能够调控细胞行为、积极促进组织再生的生物活性材料的需求。在过去的几十年里,组织细胞命运会受到材料表面拓扑结构以及其释放的化学离子信号的影响已经成为一种共识。近些年的研究及临床实践已经证明,具有特定微纳米结构和化学组成的生物材料能够通过调控细胞行为进而增强组织再生过程,在组织器官愈合、再生中发挥了重要作用。此外,越来越多证据表明,调控生物材料的结构和化学信号不仅可以促进骨/牙等硬组织再生,还可促进多种软组织再生。近些年来,微纳米加工技术的快速发展,特别是以光刻为代表的微纳米加工方法使得材料表面拓扑形貌得以精确控制,最终能够优化并设计出更利于组织再生的材料。此外,根据组织的特异性精确调控化学组成,使材料释放出具有生物学活性的无机离子,从而能够实现组织的特异性及高效性修复。尽管生物材料对细胞行为的调控研究取得了许多进展,但许多科学问题尚未得到解决。生物材料的结构和化学信号是否具有一定组织特异性?我们是否可以个性化设计出最接近人体组织结构的多级结构拓扑形貌?是否可以找到并设计出最接近人体组织有机/无机成分的材料化学组成?这些问题都有待进一步地探究。目前我们也还不能总结出用于不同组织再生的材料的最佳形貌和最佳生物活性化学组成,还尚未完全了解结构信号和生物活性离子信号之于细胞分化以及组织再生的作用机制,而从源头揭示生物材料特定结构和化学信号的作用,并了解这些信号的生物学作用机制才能更好地指导材料设计并应用于组织再生。虽然有些科学问题尚待阐明,有些技术难题尚待攻克,但生物材料的发展趋势必然会为病损组织、器官的愈合、再生创造出更多、更新、更实用的替代品,在挽救患者生命、减少伤残及最大限度地恢复功能方面发挥巨大作用。

(常江 杨晨 沈艺恬 王晓亚)