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川大郭俊凌/秦朗/张曜耀生殖领域重要综述:胶原基材料在生殖医学和生殖组织工程中的应用
发布时间:2022-01-18

人口老龄化与低出生率是当今社会普遍关注的问题,辅助生殖技术是提高出生率以缓解人口老龄化的有效手段。胶原作为一种重要的可再生资源,在皮革工业中已有悠久的历史,由于具有高度生物相容性和易于功能化的化学性质,胶原在生殖医学与生殖组织工程中的地位不可替代。

近日,四川大学轻工科学与工程学院郭俊凌教授华西二院资阳妇保院院长兼党委书记秦朗教授华西二院生殖医学科张曜耀主治医师在胶原与皮革工程领域国产英文重要期刊Journal of Leather Science and Engineering发表综述,题为“Collagen-based materials in reproductive medicine and engineeredreproductive tissues”。该综述首先从材料层面总结了胶原基材料在生殖医学中的形式,其次从临床角度整理了目前胶原基材料在生殖医学和生殖组织工程中的应用,并且为胶原基材料在生殖医学领域的发展提出了新的思路。四川大学华西第二医院2020级博士研究生陈晗笑薛璐琪住院医师和四川大学轻工科学与工程学院龚贵东博士后为共同一作。
本文首先介绍了胶原基材料在生殖医学中的应用形式,包括胶原基水凝胶支架、去细胞化的细胞外基质和用于3D生物打印的生物墨水。胶原蛋白与其它材料交联可显著增强胶原水凝胶的机械和生物稳定性,胶原水凝胶可用于许多领域,包括体外3D组织培养,生殖组织和器官的重建和移植;去细胞化基质(dECM)可以通过去除组织或器官的细胞成分同时保留ECM的3D结构和生化成分来获得,dECM已被广泛用于生殖组织工程,但在保持其结构和生化功能的同时,恢复dECM的机械强度并延缓体内快速降解具有挑战性;3D生物打印的特点是使用充满细胞的"生物墨水"直接实现组织和器官重建,使用胶原基材料生物墨水的3D生物打印具有一定优势,但其在生殖组织和器官中还有很长的路要走。
另外,本文全面综述了胶原基生物材料在生殖组织工程中的应用,主要包括卵巢组织工程、子宫组织工程、宫颈阴道组织工程和盆底重建等,揭示了胶原在生殖医学相关材料开发中的巨大潜力。目前已有利用胶原基水凝胶进行卵巢组织体外3D培养、将dECM用于冻存的人卵巢组织再移植、通过3D打印构建卵巢等研究;子宫组织工程是解决绝对子宫性不孕的唯一方案,目前研究多应用子宫dECM支架进行子宫组织重建;在宫颈阴道组织工程中,胶原或dECM支架具有优越的生物相容性、不产生免疫排斥反应,使患者免于通过自体组织阴道成形术进行传统重建的额外创伤,利于伤口愈合;已有研究利用涂有ECM或胶原蛋白的合成聚丙烯(PP)材料来进行盆底重建,但生物降解性较差,胶原蛋白电纺丝材料有可能提高生物相容性和生物降解性;此外,胎盘dECM在再生医学中也有重要作用。总结与展望胶原在生殖医学与生殖组织工程中具有广泛的发展前景。未来胶原基材料在生殖医学应用的建议包括:(1)生殖医学相关材料制备与传统皮革之间的联系,皮革工业在数千年发展过程中积累的宝贵经验对生殖医学以及生殖组织工程相关材料的开发起到指导作用;(2)胶原基生物材料具有优越的生物相容性和生物降解性,可能用于制备软电子材料,基于胶原蛋白的软电子材料在健康监测领域具有广阔的应用前景;(3)胶原基生物材料因其生物相容性高,副作用少,有望成为更精确的激素替代治疗(HRT)材料;(4)胶原基材料可以用于生殖组织再生、器官重建和人工子宫。总之,本文可为胶原基生殖医学相关材料的发展提供了有价值的参考。