三、基于胶原蛋白-黏多糖多孔隙材料的组织工程皮肤

C-GAG支架最初是作为无细胞的真皮替代物而设计的，其在组织工程皮肤中的应用最为经典。基于C-GAG支架本身形成的真皮替代物，可促进皮肤伤口愈合过程，已用于治疗大面积烧伤患者的暂时性伤口创面覆盖及慢性皮肤溃疡的治疗。研究发现，只有C-GAG孔径为40～140μm，降解速度为2～3周，表面含有大量整合素 α₁β₁和 α₂β₁配体时，CGAG支架才能促进皮肤组织修复。在伤口收缩过程中，成纤维细胞通过整合素黏附在C-GAG支架上，这一重要的性能决定了支架可以减慢伤口收缩，细胞黏附在支架材料上大大减少了伤口收缩过程中细胞之间的互相黏附。细胞黏附在支架上的时间是2～3周，支架降解过快会影响支架在伤口愈合中的作用。此类无细胞组织工程真皮的代表性产品为Integra^®（Integra Life Science）。 Integra^®是美国食品和药物管理局（FDA）批准的第一个组织工程产品，它由两部分组成，表层是合成的硅胶聚合物，真皮层是C-GAG冻干的支架。表层起到屏障作用，控制水分的流失和细菌的侵入，并将在真皮层血管化后被移除。真皮层C-GAG支架则被成纤维细胞和其他伤口内的细胞浸润，随着细胞在支架内的渗透，支架材料逐渐降解并被新合成的胶原蛋白等ECM分子取代。Integra^®虽然最初被FDA批准用于Ⅲ度烧伤创面，但临床结果显示其对不愈合的糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer，DFU）也有明显疗效。2017年，国内生产同类产品的深圳兰度生物材料有限公司生产的Lando^®人工真皮通过了国家药品监督管理局的批准。

Steven T.Boyce和Edward E.Tredget等人将自体或异体的角质细胞和成纤维细胞种植在C-GAG支架上，形成同时含有表皮和真皮细胞的双层组织工程皮肤。此类组织工程皮肤的代表性产品是Apligraf^®（Organogenesis，Inc.）。 这是第一个基于同种异体细胞的产品，1998年被FDA批准用于治疗DFU和下肢静脉溃疡。其制备方法是，将新生儿成纤维细胞种植在Ⅰ型牛胶原蛋白支架上，培养一定时间后，再将新生儿角质细胞种植在表面上，经气-液界面培养后，角质细胞形成类似表皮的角质层，经此得到同时具有表皮和真皮双层含细胞结构的皮肤替代物。Apligraf^®中的成纤维细胞和角质细胞在患者体内的生存时间不超过6周，它们通过分泌细胞因子和生长因子，起到了促进伤口愈合的作用。基于相同的技术，Boyce团队制备了含经过体外扩增培养的病人自体皮肤角质细胞和成纤维细胞的双层组织工程皮肤，并成功应用于临床治疗大面积烧伤患者。2007年，同类产品在我国获国家药品监督管理局批准应用于临床。

含自体表皮和真皮细胞的双层组织工程皮肤移植到创面后能够形成永久表皮层，在一定程度上能够替代自体植皮，拯救大面积烧伤患者的生命；但不能形成毛囊、皮脂腺、汗腺等皮肤附属结构，皮肤的结构和功能并没有完全恢复。清华大学深圳研究生院吴耀炯课题组将表皮干细胞和真皮干细胞种植在C-GAG支架上，经体外培养后移植到裸鼠全层皮肤缺损伤口，形成含毛囊和皮脂腺的新生皮肤，为研发具备毛囊再生能力的新一代组织工程皮肤奠定了基础。实现皮肤结构和功能的全替代，是组织工程皮肤的目标，亟需在细胞和材料等方面取得技术突破。