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上篇 组织工程 1

第1章 概论 1

1.1 修复医学的治疗方略和技术境界 1

1.2 组织工程的基本要素 2

1.2.1 细胞 2

1.2.2 信号 3

1.2.3 胞外基质（支架） 4

参考文献 5

第2章 修复医学的生物学视界 6

2.1 人类疾病的位置特异属性 6

2.2 特异形态的新疗法 6

2.3 分化的两种不同含义 7

2.4 细胞的发生、谱系和更新 8

2.5 干细胞的定义与一般概念 9

2.5.1 干细胞 9

2.5.2 可塑性 9

2.5.3 多能干细胞 10

2.5.4 无性繁殖性或源自无性繁殖的干细胞 10

2.5.5 祖型细胞或前体细胞 10

2.5.6 胚胎干细胞 10

2.5.7 胚胎生殖细胞 13

2.5.8 成体干细胞 14

2.6 修复医学中干细胞研究的机遇与障碍 20

2.6.1 技术挑战 21

2.6.2 重要的科学问题 22

2.7 发育生物学的教训与启迪 23

2.8.1 分化状态的维持 24

2.8 组织或类组织架构的结构特征 24

2.8.2 分化细胞大都牢记其基本特征 25

2.8.3 环境可对细胞的分化状态进行调节 25

2.8.4 胶原——胞外基质的主要蛋白质 25

2.8.5 纤连蛋白——细胞与胞外基质相黏附的中介蛋白质 27

2.9 体内组织修复的途径 28

2.10 再生性修复 28

参考文献 30

第3章 修复医学的细胞及其来源 32

3.1 治疗用细胞与功能性移植物 32

3.2 新设想 33

3.3 实施宗旨 33

3.4 障碍和挑战 34

3.5 细胞或组织植入物的功能要求 34

3.6 治疗用细胞的来源 35

3.6.1 自体细胞 36

3.6.2 同种细胞 36

3.6.3 细胞系 37

3.6.4 异种细胞的来源 37

3.7 人ES和EG细胞的获取与培养 37

3.8 人ES细胞的性质 39

3.9 体内的多谱系分化 39

3.10 人的ES细胞和EG细胞的定向分化 40

3.11 ES细胞移植性治疗应用开发的挑战与展望 41

3.12 移植细胞免疫排斥的预防 42

3.13 祖型细胞治疗性移植的开发 44

3.14 细胞核移植在人类移植疗法中的应用 46

3.15 种内和种间的细胞核移植 47

3.17 以细胞为基础的药物开发、检验和递送途径 48

3.16 全新克隆的组织与器官 48

3.17.1 以细胞为基础的检测方法 50

3.17.2 荧光监测 50

3.17.3 荧光显微术 50

3.17.4 高容量筛选 51

3.18 其他领域的影响 51

3.18.1 免疫学 51

3.18.2 基因组学与蛋白质组学 52

参考文献 52

第4章 组织工程的生物材料与支架设计的原理 57

4.1 修复医学的生物材料 57

4.1.1 必备特征 57

4.1.2 医用聚合物开发的沿革 58

4.2 生物材料的种类 59

4.3 天然生物聚合物 60

4.3.1 胶原 60

4.3.2 纤维蛋白 60

4.3.3 透明质酸 61

4.4 无机类生物材料 61

4.4.1 磷酸钙基生物材料 62

4.4.2 硫酸钙基生物材料 62

4.4.3 无机类生物材料的化学控制 62

4.5 生物可降解聚合物 63

4.5.1 可降解的本体材料 63

4.5.2 水凝胶 65

4.6 具生物活性的生物材料 69

4.7 新生物材料的设计原理 70

4.8.1 陶瓷和复杂的无机复合物 72

4.8 组织工程材料的修饰 72

4.8.2 可重吸收材料的分子修饰 73

4.8.3 纤维素中空纤维 73

4.8.4 基因调控与激活材料 73

4.9 复杂的生物有机合成物 75

4.10 大分子设计与合成的新方法 75

参考文献 76

第5章 组织工程支架的设计与制作 81

5.1 组织在可移植基质上的散布 81

5.2 支架 81

5.3.2 盐浸出或微球法 82

5.3.3 电纺织法 82

5.3.1 凝胶浇铸件 82

5.3 三维支架的制作 82

5.3.4 固相自由形态的制作法 83

5.3.5 三维微流控系统 83

5.4 生物模拟学与组织工程 84

5.4.1 生物模拟学的基本策略 85

5.4.2 生物模拟学的目的与范畴 86

5.4.3 生物模拟的不同层面 86

5.5 超分子化学 89

5.5.1 超分子化学的发展过程 89

5.5.2 组装与自组装 90

5.5.3 自组装肽和自组装肽支架 91

5.6 组织构件的生物模拟纳米器件 95

5.6.1 超分子纳米化学与纳米材料 95

5.6.2 生物表面的模拟 95

5.6.3 聚合物图案装饰 95

5.6.4 蛋白质图案装饰 96

5.6.5 机械化学的图案装饰 97

5.6.6 细胞配置 97

5.6.7 组织构件的纳米电子接口 98

5.6.8 依靠生物模拟受体的传感 98

5.6.9 以细胞为基础的传感或分泌 99

5.6.10 药物递送的纳米系统与加速组织的再生 99

参考文献 100

第6章 分子信号传导 104

6.1 概述 104

6.2 设想 104

6.3 宗旨 104

6.4 课题 104

6.5 三维微环境的生物模拟 105

6.6 微环境分子信号传导的生物模拟 106

6.7 生物材料与分子信号的集成 110

参考文献 112

第7章 机械信号传导 115

参考文献 116

第8章 离体组织工程的方略 117

8.1 离体组织工程方略 117

8.2 生物材料与细胞的相互作用 117

8.3 离体组织工程的细胞来源与生物反应器 118

8.4 微球封装细胞 120

8.5 储存与转移 120

8.6 临床应用 121

参考文献 121

9.2 血管的装配 126

9.1 设计原理 126

第9章 修复医学与组织工程——组织与器官的培育 126

9.3 微循环的血管 127

9.4 人造器官的生物仿真学问题 128

参考文献 130

第10章 组织修复的遗传学途径 131

10.1 设想 131

10.2 宗旨 131

10.3 障碍与挑战 131

10.4 基因递送运载体 132

10.5 基因递送的承受体 133

参考文献 133

第11章 体内重塑 135

11.1 设想 135

11.3 对体内重塑认识存在的障碍 136

11.2 体内重塑研究与应用的目标 136

11.4 受主重塑与免疫应答 137

11.4.1 障碍与挑战 137

11.4.2 免疫耐受性概述 139

11.4.3 HSCs的启迪 141

11.4.4 诱导中心耐受性的必要条件 142

11.4.5 未来方向 143

参考文献 145

第12章 生物相关结构－特性分析 150

参考文献 151

下篇 异种器官移植 153

第13章 概论 153

13.1 修复医学的发展 153

13.3 异种器官移植代用品的需要 155

13.2 器官短缺 155

13.4 异种器官移植所遇到的问题 156

13.4.1 生物学功能的保守性与进化的内涵 156

13.4.2 解剖学 156

13.4.3 免疫学 156

13.4.4 通过补体与白细胞介素 156

13.4.5 白介素也会造成问题 157

13.4.6 粘连分子 157

13.4.7 血管活性物质 157

13.4.8 凝血系统 157

13.4.9 酶 157

13.4.10 激素 157

13.4.11 循环的异种移植体抗原 157

13.5.2 肝脏 158

13.5.1 肾脏 158

13.5 异种大动物器官的可替代性 158

13.5.3 心脏 159

第14章 异种移植的免疫学壁垒 160

14.1 异种移植的生物学反应 160

14.2 超急性排斥 161

14.3 灵长类对猪异种移植物超急性排斥的天然抗体 162

14.4 补体概论 163

14.5 补体的激活与控制机制 163

14.6 补体在参与超急性排斥中的作用 165

14.7 补体抑制因子不能越过物种界线起作用 166

14.8 猪到人的异种移植引起的排斥 166

第15章 急性排斥的医疗措施 168

15.1 急性排斥的医疗干扰点 168

15.2 补体抑制因子 169

15.3 免疫耐受性诱导 170

第16章 补体抑制剂的遗传工程 171

16.1 膜结合的补体抑制因子的转基因猪 171

16.2 剔除α-1，3-半乳糖苷转移酶基因的动物 171

第17章 急性血管排斥 173

17.1 内皮细胞在异种移植物排斥过程中的作用 173

17.2 急性血管排斥的医疗措施 174

第18章 细胞介导的排斥 176

18.1 细胞介导的免疫反应程度 176

18.2 参与不协调异种移植物排斥的白细胞 177

18.2.1 多型核白细胞 177

18.2.2 单核细胞 177

18.3.1 异种移植中血液凝集调节的紊乱 178

18.3.2 天然抗凝血因子的分子相容性 178

18.2.4 T淋巴细胞和B淋巴细胞 178

18.3 细胞因子可能存在分子的不相容性 178

18.2.3 天然杀手细胞 178

18.3.3 血小板激活和凝血调节 179

18.3.4 纤维蛋白溶解的异常 179

18.4 慢性排斥 179

18.5 疗法的选择与努力方向 180

第19章 展望与挑战 181

19.1 免疫抑制和耐受性 181

19.2 异种移植物的生理学 182

19.3 人类新疾病的风险 182

19.4 异种器官移植展望 183

参考文献 184

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