第一节　引言

长期以来，由于事故、遗传、疾病等原因所导致的组织与器官缺损或功能丧失，严重影响了人类的健康和生活质量。目前的治疗方法主要有器官移植、外科手术重建、人工产品替代等。但是，上述治疗手段存在免疫排斥、供体不足、缺少生物活性功能等问题。随着分子生物学、医学、材料学及其交叉学科领域的发展，组织工程与再生医学概念及方法逐渐出现与完善，在组织修复与再生中表现出独特优势。该治疗方法有望解决长期以来困扰人们的有关组织和器官缺损及活性再生的问题。

再生医学，指一种能代替人类的细胞、组织或器官，建立或者恢复正常生理功能的技术。再生医学主要包括以下三大研究方向。一是人体组织工程：先在体外环境中利用细胞重新构建组织或器官，然后移植到人体内解决组织缺损等问题；二是干细胞移植，即将组织干细胞或前体细胞移植到组织缺损处，然后通过特定的微环境，为目标细胞的分化和增殖提供生物信号，原位诱导组织结构和功能的重建；三是药物/基因治疗，即通过生长因子或基因治疗的手段诱导组织再生。由此可见，再生医学涵盖了更多的学科内容，对生物材料提出了更高的要求。如何设计一种能够在时间和空间上对细胞的行为进行调控的材料，是再生医学领域非常关键的问题。

组织的再生与修复需要种子细胞在特定的时间准确地迁移至特定的部位。生物体内存在多种化学信号梯度，可以诱导细胞的迁移行为，从而指导多种生理学过程的发生。但体内的生理环境较为复杂，影响因素较多，因此，科学家们通过在体外模拟这种浓度梯度，构建所谓的“梯度材料”，为研究细胞在复杂微环境中的行为提供了一种相对简单的手段。1962年，Boyden等研究了细胞对于呈梯度分布的刺激因子的响应，但在实验过程中并没有观察到细胞的运动。Carter等在1965年报道，运用钯蒸气沉积的方法，在醋酸纤维素膜表面形成金属钯微粒的梯度，产生细胞黏附性递增的梯度表面，可以诱导小鼠成纤维细胞沿着梯度方向发生迁移。研究中Carter等首次提出了“趋触性（haptotaxis）”。这个词源于希腊语，haptein意为系住，taxis意为排列。20世纪80年代开始，梯度材料的制备技术得到了快速发展。在此基础上，通过调节材料的梯度表面来调控细胞行为的研究日益深入。梯度材料在细胞迁移和再生医学领域都有着巨大的潜在应用前景，因此引起了人们越来越广泛的关注。