功能组织工程
Functional Tissue Engineering

作者:[美] Farshid Guilak David L. Butler [美] Steven A. Goldstein David J. Mooney

出版:

索书号: 61.286/F979/2003/Y

藏书地点: 武大外教中心

近年来随着细胞生物学、分子生物学、生物材料以及移植免疫学、临床医学等相关学科的发展,各自领域取得的成果和技术不断交叉、融合和相互渗透,逐渐形成了一门新的学科——组织工程学。


组织工程(Tissue Engineering)一词最早是由美国国家科学基金委员会于1987年正式提出和确定的。它是应用细胞生物学和工程学的原理,研究开发用于修复或改善人体病损组织或器官的结构、功能的生物活性替代物的一门科学。其基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞吸附于一种具有优良细胞相容性并可以被机体降解吸收的生物材料上面形成复合物,然后将细胞—生物材料复合物植入人体组织、器官的病损部位,在作为细胞生长支架的生物材料逐渐被机体降解吸收的同时,细胞不断增殖、分化,形成新的并且其形态、功能方面与相应组织、器官一致的组织,从而达到修复创伤和重建功能的目的。组织工程的核心就是建立细胞与生物材料的三维空间复合体,即具有生命力的活体组织,用以对病损组织进行形态、结构和功能的重建并达到永久性替代.组织工程使“人类不但可以从细胞水平和分子水平认识生命,而且能够从整体上优化生命和把握生命”。组织工程是生命科学领域的一次革命,它的每一次进步必将带给人类更多认识自我、改造自我、超越自我的机遇;组织工程的研究将促进一系列相关高科技产业的交叉、渗透和发展;组织工程也是21世纪具有巨大潜力的高技术产业,必将产生巨大的社会效益和经济效益组织工程学是目前医学科学新发展的前沿学科,是一门多学科交融渗透的生命科学。组织工程为组织、器官的修复提供了崭新的途径,在本领域以及相关领域科研工作者的共同努力下,已取得了令人瞩目的结果,一些工程组织已经在医院得到应用。然而,在生物体内一些起重要作用的生物动力学功能组织的修补或替代方面,组织工程却面临着巨大的挑战。


基于这一考虑,美国生物动力学国家委员会从1998年开始提出“功能组织工程”(FTE),旨在强调在组织修复过程中生物动力学因素在细胞重构和基质重构的设计和发展方面的重要性。因为许多组织,比如骨骼肌系统、心血管系统、牙周质系统等,在动力学的研究方面都面临着巨大的困难,组织工程的构建当然也不例外。因为组织工程的目的就是使受损组织恢复正常的生物活性,并使它们很好的与周围组织协调工作。因此,“功能”一词具有很多内涵,如使代谢功能恢复正常等。
本书编写的目的就是对生物动力学在组织工程中的重要作用进行阐述。为了更清楚全面的介绍功能组织工程的各个重要方面,在2000年9月该书的编辑和组委会成员为编写该书还成立了专门的工作组,一大批优秀的生物动力学方面的工程师、生物学家和医学家参与进来,并编写了该书的有关章节。他们的一致目的就是增强在组织工程重建中重视功能恢复的意识;鉴定组织重构所需的关键结构和动力学要求;为功能标准在组织工程重构的设计、制作和优化中的发展提供“催化”作用,同时,为这一领域的学生和科研工作者提供一套理想的学习和参考资料。


该书制作精美,条理清晰,是有关功能组织工程的一套精华版。在语言上,该书定位于以简练、易懂的形式传达该领域的精髓知识;在内容上,该书编写简明扼要,偏重基础,力求以不多的篇幅,使读者最大限度的了解该方面的基本知识,从而为以后从事研究工作和科技开发打下基础;在排版上,布局合理,有主有次,对于每一节的重要内容,都用黒色粗体以标题的形式列出,以便于读者以最快的速度了解相关内容。


该书在精辟讲解的同时,还配有许多简单清楚的黑白插图和表格或数据分析,使读者能更直接更清楚地了解其要讲解的每一个细节。书中各个主题的安排也合乎逻辑,而且可以使读者从其中任何一个知识点切入阅读。正因为如此,本书在每一节的末尾还提供了大量的参考文献,以便读者了解相关主题。


全书共分七个部分,包含了30个主题,系统全面的向我们介绍了功能组织工程要解决的主要问题。第一部分,自然组织的功能构成,主要介绍了我们所了解的一些重要自然组织的构建方法和功能成分,以及在韧带愈合、骨骼肌的兴奋性和收缩性中功能组织的地位和发展潜能。第二部分和第三部分,工程组织的功能条件和组织工程的参数设计,向我们讲述了在构建生物体具有重要生物动力学功能的组织(如韧带、软骨、被膜等)时需要考虑的功能条件和参数设置,意在为每一种组织类型鉴定出一套常用的质量检测方法,为工程组织在组织培养,生物、化学和生理特征等方面的构建提供理想的外部环境,研究开发一些精确的计算模型和相应的计算机工具,以便我们在修复和再生一些组织时能找到合适的满足其功能发挥的相关条件。第四部分,主要介绍了功能组织修复功能的评估,包括腱和韧带组织修复以及移植血管中的功能评估,还介绍了机械动力在工程组织关节软骨中的作用,自然和工程心脏瓣膜的动力学机制等。


第五部分,功能组织工程中细胞基质间的相互作用,涉及到了动力学信号、细胞反应调控、细胞动力学的概念和作用,以及用从细胞中抽提的生物聚合物进行人工软组织的仿建等方面的内容。第六部分,生物反应器和生物生理刺激在组织工程中的作用,阐述了在心血管疾病的分析中生物动力学所起的重要作用,对他们在构建全部工程血管中经验从宏观到微观方面向我们进行介绍,并讲述了工程功能软骨和贲门组织在体外培养中的参数设置以及工程组织骨骼肌等。全书的最后一部分,组织工程中的调控和相关的医学主张,作者开始从理论分析回到实际中的应用,向我们介绍了组织工程构建在医学领域中应用之前的评估方法,并对食品和药物委员会的工作方向进行了阐述,目的是为我们在工程组织中进行安全和有效的修复和替代操作提供相关的医学标准,并为我们建立最合适的功能恢复方案提供了思路。
正如前面所说,这本书是在编者们充分讨论准备的基础上完成的,所有章节都是由该领域的知名学者撰写的。该书知识量大但简洁易懂,适合于医学、生理学、生物动力学和组织工程学等领域的相关人员进行学习和研究。


(武汉大学生命科学学院研究生 周棋赢)