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　　固然构制工程气管具有伟大的临床利用前景，但要将其举行平常的临床转化如故存正在很众未知和冲击，要竣工性能性的气管移植重筑仍是一个极具寻事的困难。

　　气管毁伤的出处稠密，包含天分性疾病、肿瘤、外伤和医源性毁伤等。此中医源性气管毁伤闭键爆发正在麻烦气道一再气管插管、气管切开术后历久置管、扩张性气管制口、胸科手术术中毁伤以及支气管介入诊断与调整进程中。正在麻醉科和ICU，凭据气道侵入操作的分别方法，气管毁伤的爆发率为0.005%~0.190% 。依照气管毁伤的部位和水准，临床上会采用分别的调整办法，如守旧调整、支架置入、端端吻合和气管移植。当患者气管毁伤周围较大时，到底往往是致命的，须要尽早利用气管替换物举行修复。目前临床上气管重筑方法包含利用自体构制重筑、同种异体气管移植、人制气管假体移植和构制工程气管移植。这些计划正在必然水准和必然时候周围内也许克复气道性能，但仍没有一种办法能够历久、平常地利用于临床。

　　21世纪往后，稠密学者正在构制工程学周围展开探讨，原料学、工程学和生物医学联结修筑构制工程气管成为探讨热门之一。新型聚拢原料的外现和性命科学周围的种种新创造为修筑理念的构制工程气管供应了夯实的探讨根柢和思绪，给与构制工程气管较高的临床转化价格和利用前景。本文拟就构制工程气管的探讨近况和利用前景举行综述。

　　修筑理念的构制工程气管须要具备以下3个根基要求：① 具有与自体气管肖似的力学强度，能够竣工精良的支持，确保呼吸道的流通；② 构制相容性高，也许急速与自体构制调解竣工血管化；③ 移植体管腔内竣工急速上皮化，发扬气道的心理性能。

　　目前实践探讨和临床利用的种种人工气管各具上风但也存正在相应的亏损，尚不具备大周围扩张利用的要求，须要进一步深远探讨。如自体构制重筑气管会形成患者其他部位的创伤，且构制布局与气管自己不同较大；同种异体气管移植的构制根源有限，且须要历久的免疫逼迫；分别原料制成的气管假体大概存正在构制相容性差，不行生物降解，易形成自体构制的腐蚀、影响等题目；构制工程气管目前制备技能繁杂、难度较高且周期长，这些题目都限制了气管移植重筑技能的开展。

　　气管的剖解布局和性能较为繁杂，C形软骨环、腻滑肌和结缔构制配合庇护气道的流通性和柔韧性；节段性横向漫衍的血管确保全盘气管的养分提供；而气道管腔内的假覆层纤毛柱状上皮发扬着排泄、防御和消灭异物等紧急的心理性能；此三者缺一弗成。是以，构制工程气管的修筑须要具备以下因素：① 支架原料；② 种子细胞；③ 生物活性因子 。这些因素的有机连结本领修筑具有恰当机器强度、高构制相容性、易诱导细胞黏赞成增殖、免疫原性低和可生物降解的构制工程气管，以确保气管移植告捷和气道性能重筑。

　　修筑构制工程气管的理念支架应与自体气管的力学功能肖似，以发扬力学支持感化；同时还应具备与构制重筑速率相适宜的降解速度；生物相容性好以削减不良反响；相宜的孔径、孔隙率及相连通的内部孔布局为细胞供应精良的界面要求，竣工细胞的黏附与增殖。

　　跟着原料学和创筑业的开展，合金原料制成的医疗用品仍然平常利用于临床，如骨科、心内科、神经外科等常用的合金类耗材，其生物安定性无须置疑，且也许供应历久壮大的力学支持。是以，有个别探讨利用合金类原料修筑构制工程气管。Zhao等 和Lopez‑Minguez等 的探讨永别采用镍钛合金和不锈钢的网状螺旋支架进运动物气道重筑，寓目期内并未创造要紧的不良反响，且也许竣工气道上皮再生，可是历久预后仍须要进一步验证。利用金属支架的题目正在于有大概爆发支架移位，局限构制腐蚀、瘘道和影响造成，况且因其不行随机体孕育故不对用于儿童患者。是以，与其他原料相连结以避免上述题目本领拓展其利用周围米乐M6官方。

　　高分子聚拢原料品种繁众且正在气管重筑探讨中有着平常的利用，常睹的有聚己内酯（polycaprolactone, PCL）、聚L‑丙交酯‑己内酯、聚丙烯（polypropylene, PP）、聚乳酸、聚羟基乙酸和聚乳乙醇酸等 。这些原料的机器强度、孔隙率和生物降解等特征各不不异，因为合成类原料群众为热塑性原料，早期探讨中凡是采用模具举行制备，导致出品布局较为简单，且孔隙率较低。3D打印技能的开展使得修筑性格化的构制工程气管成为大概。遴选相宜的支架原料和摆设就能够打印出适合患者气管管径和缺损样子的构制工程气管，再复合其他的生物原料和活性因素后，就能最大大概地竣工对自体气管的仿生和模仿，从而升高移植后的告捷率，鼓励气道性能克复 。3D打印技能正在必然水准上补偿了守旧构制工程技能的亏损和缺陷，其外示的伟大潜力备受探讨者的闭怀。近期再有探讨者提出了诈欺四维生物学打印来竣工对小周围气管毁伤的重筑，结果讲明移植体内有再生的软骨细胞，且竣工了上皮再生，取得了较好的短期结果 ；可是该办法正在节段性气管毁伤修复重筑中的有用性还须要进一步验证。

　　PCL是目前构制工程周围利用最为平常的合成原料之一，其生物相容性好，固然降解速率稍慢，但其精良的力学功能能够正在较长时候内庇护工程气管的布局，且理化本质安稳也许正在常温要求下历久存储，以便随时知足临床利用的须要。很众探讨诈欺3D打印技能或模具锻制技能将PCL制备成节段性和局灶性构制工程气管 ，短期寓目结果较好，也许竣工个别上皮再生，但原料本身惹起的慢性炎症会导致气道内狭隘，影响远期预后，是亟待处理的题目之一。

　　PP与PCL的理化本质肖似，也是构制工程周围常用的高分子聚拢原料，少许探讨将PP网利用于气道移植发扬支持感化，也许爆发与自体气管肖似的机器强度，且PP正在体内本质安稳，构制相容性较高，较少涌现不良反响 。

　　聚癸二酸丙三醇酯是一种内部众孔连通且也许急速完整降解的弹性合成原料，正在机体内能够急速召募细胞，具有鼓励细胞黏赞成构制重塑的潜能。Wu等 的探讨利用聚癸二酸丙三醇酯制备构制工程气管，正在兔腹侧皮下包埋改筑后举行气管移植，竣工了较好的力学支持和血管化。

　　无论是金属支架照样高分子聚拢原料利用于气道的重筑时，其闭键目标是发扬力学支持感化，这是气道竣工通气性能的首要要求。可是仅仰赖支架原料自己的生物相容性还亏损以竣工气道的性能重筑，必需连结其他因素升高构制相容性和生物活性，本领正在分别的动物和模子中竣工气管再生和重塑。

　　最大水准地模仿气管的微观布局，供应细胞黏附增殖和瓦解的内境遇是竣工气管移植告捷的根蒂保护。这央浼构制工程气管具备高度的构制相容性，能够竣工急速血管化，以确保再生构制和细胞的养分提供，鼓励气管构制再生和重筑。种子细胞和生物活性因子的利用一方面能够直接造成再生构制，另一方面能够转达生物学信号诱导自体构制和细胞的再生潜能，鼓励气管上皮的再生。

　　生物活性原料包含胶原、透后质酸、藻酸盐和脱细胞基质等，它们的配合特色是与机体细胞外基质的因素和微观布局高度肖似。这类原料的所长正在于免疫原性较低，构制相容性好，较少惹起宿主的免疫反响，合用周围平常；同时这类原料的内部具有细胞可识别生物学信号，有利于细胞黏附、增殖和瓦解，鼓励构制再生。但此类原料的亏损之处正在于机器强度较差、降解速度不同较大，导致利用时须要与前述支架原料相连结，取长补短。

　　脱细胞基质是构制工程周围的探讨热门之一。通过对异体构制或器官举行脱细胞管制，去除构制中细胞因素和闭连抗原，从而得回具有必然心理剖解布局和生物活性的众孔隙低免疫原性生物原料。脱细胞基质能够最大水准地保存细胞外基质的闭键因素和布局，庇护必然的机器强度和生物学性能，为体内创伤修复和构制再生供应骨架和物质根柢 。很众探讨利用异体或异种气管的脱细胞基质与支架原料相连结或直接用于移植，为气管再生供应了亲近心理形态的微境遇，同时避免了受体免疫排斥等不良反响，正在必然水准上竣工了管腔内上皮的再生 。Zhao等 的团队历久全力于对人工脱细胞基质的制备和探讨，他们利用大动物的动脉腻滑肌细胞正在体外生物反响器内举行长达8~12周的培植，鼓励细胞增殖和基质排泄，造成致密的管状腻滑肌构制，然后经由系列脱细胞流程制成管状脱细胞基质，与支架原料相连结，正在大鼠和山公的气管移植实践中得到了较好的结果，气道上皮再生贯穿构制工程气管。但该办法体外制备时候较长，束缚了临床转化和利用。因为人工的脱细胞基质避免了供体资源缺乏的题目，希望成为构制工程的探讨热门和倾向。同时生物反响器为体外培植细胞供应模仿体内境遇的心理刺激，关于支柱细胞正在3D布局中的存活至闭紧急 ，能够竣工细胞的急速增殖并鼓励细胞外基质的合成与排泄，这是平面静态细胞培植所不行竣工的，也是构制工程周围弗成或缺的一个技能平台。

　　再有相当众的探讨利用胶原凝胶、水凝胶与硬质支架相连结，模仿自体气管的软构制布局，因为胶原和水凝胶也许正在机体内完整降解，构制相容性好且易于制备，受到探讨者的青睐。Kobayashi等 的探讨利用胶原凝胶与PP网相连结，对大鼠气管局灶性缺损举行修补，正在术后2周就也许竣工气道上皮的再生。可是种种凝胶原料的利用目前仍以气管局灶性缺损为主，较少利用于节段性气管毁伤的重筑，大概与其力学强度较差和降解速率较疾闭连，处理这些题目大概更有利于这类原料的平常利用。

　　胚胎或成体干细胞正在细胞修复、发育生物学、药学等周围有着极为平常的利用。诈欺干细胞的自我瓦解和更新才能能够使受损构制或细胞急速修复，探讨其正在构制毁伤修复中的感化对性命科学有着紧急的旨趣 。正在构制工程气管的修筑中，种种干细胞的利用有着举足轻重的名望，此中以间充质干细胞更为广泛。间充质干细胞免疫原性较低，能够低重移植后免疫排斥的爆发，且也许通过自排泄和旁排泄感化诱导其本身或自体细胞增殖和瓦解，鼓励构制的修复与再生。Park等 的探讨利用人鼻甲间充质干细胞制备构制工程气管，与自体气管、异种气管举行比照创造，构制工程气管的管腔内造成一层高度成熟的纤毛上皮，显明优于别的两种办法。Al‑Ayoubi等 的探讨利用人骨髓间充质干细胞与脱细胞基质连结举行猪的局灶性气管缺损修补，结果显示干细胞组实践动物的软骨再生显明，而且竣工了缺损部位的血管化和上皮化。以上探讨结果提示干细胞正在气管构制工程周围的利用具体有显明的上风和潜力。

　　气道上皮细胞是气管的紧急构成个别，是以它成为构制工程气管修筑时常用的种子细胞。固然这些细胞正在体内的历久到底仍不确定，但探讨者以为这种计谋能够改良受体气道上皮的修复潜能或者直接鼓励上皮再生。取自供体的鼻甲上皮细胞利用体外生物反响器正在脱细胞气管基质中得回急速体外扩增，正在兔的局灶性气管缺损移植术后结果显明优于对比组，术后3个月能够竣工气道内纤毛柱状上皮的再生 。再有探讨利用人的气道上皮基秘闻胞修复兔的气管缺损，移植3个月后创造角卵白阳性上皮细胞再生，12个月后造成完美的上皮重筑 。近期再有探讨创造气道上皮的黏膜层存正在祖细胞能够向上皮倾向瓦解，其动作种子细胞制备构制工程气管同样也得到了必然的结果 。

　　C形软骨环正在气道的心理感化阻挡疏忽，它是庇护气管力学强度和通气性能的环节，于是利用软骨细胞或者竣工软骨再生是探讨者闭怀的一个闭键倾向。耳廓、肋骨和鼻中隔是软骨细胞的闭键根源，稠密探讨将软骨细胞与其他种子细胞同时利用修筑高度仿生的构制工程气管，目标是造成与寻常气管相像的韧性和强度。Li等 的探讨采用软骨细胞膜片的新计谋来竣工对软骨再生的需求，避免了合成原料惹起的炎症反响。他们将自体软骨膜片与口腔黏膜连结，正在山羊气管毁伤模子中告捷修筑了具有精良血管化、上皮化和以管状软骨为支持的构制工程气管，重筑的气管具有与自体气管高度肖似的肌肉‑软骨‑筋膜‑黏膜的众层布局，可历久庇护气道性能。Dennis等 同样利用兔软骨膜片与自体构制修筑构制工程气管，竣工力学支持的同时正在必然水准上竣工了气管内上皮化。

　　成纤维细胞动作结缔构制中占比最众的细胞类型，正在构制毁伤后能够通细致胞增殖和合成细胞外基质的方法来举行构制修复。气道上皮细胞和成纤维细胞之间的互相感化关于上皮细胞的增殖和瓦解以及上皮层基底膜的造成是须要的，别的成纤维细胞正在体外较量容易得回，且增殖较疾，是以正在构制工程探讨周围利用平常。有探讨利用成纤维细胞与胶原凝胶连结修筑气管的基质个别，该气管补片正在大鼠体内移植1周后气管内笼罩上皮细胞，2周后纤毛上皮细胞再生 。Naito等 的团队利用成纤维细胞和干细胞联结与水凝胶相连结制备了构制工程气管，正在大鼠体内举行气管移植后，固然大鼠正在寓目期内克复了自助呼吸，可是气管管腔内缺乏气道上皮的再生。

　　种子细胞直接植入构制工程气管面对的题目包含免疫排斥、无倾向的细胞瓦解以及成瘤的大概等。新的探讨主见讲明，正在尽大概削减外部种子细胞利用的情景下诱导构制再生，植入无细胞支架以鼓励构制再生这一计谋更具前景。良众探讨对构制再生进程的环节分子［如孕育因子、细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）等］和信号通道举行了深方针的研究，使得这些活性分子也许直接利用于构制工程气管的修筑。固然这类探讨不众，况且这些活性因素正在移植后也许正在众长时候周围内依旧活性并发扬感化仍不确定，可是经由构制工程技能的改进和优化，利用生物活性因素妆饰构制工程原料这类技能无疑具有较高的临床转化价格，大概成为将来探讨的主流倾向。

　　孕育因子动作信号分子能够将机体内境遇的生物学信号转达给细胞鼓励其增殖和瓦解，同时也可认为细胞孕育供应营养。外源性孕育因子的利用闭键用于轻度的气管毁伤；关于周围较大的毁伤，内源性孕育因子大概对毁伤部位的修复更有利 。正在构制工程气管的探讨中，分别类型的孕育因子（如上皮孕育因子、血小板源性孕育因子、血管内皮孕育因子、碱性成纤维细胞孕育因子、、粒细胞集落刺激因子、转化孕育因子等）均有利用 。一项探讨利用孕育因子组合（1、碱性成纤维细胞孕育因子和上皮孕育因子）附载正在胶原海绵中修筑了工程气管，用于大鼠气管局灶型缺损模子后，能够鼓励气管上皮构制的性能性再生 。

　　EVs是细胞之间转达信号的紧急载体，它们装载的生物活性物质，如RNA、孕育因子、卵白、脂质分子等，是EVs发扬免疫调整和细胞间通信的物质根柢。近年来巨额探讨专一于利用EVs动作载体输送活性因素发扬生物学效应，其所长正在于避免了种子细胞移植的缺点，且也许装载众种活性因素，鼓励构制修复和再生 。目前EVs正在肿瘤爆发、心脏修复、药物研发、构制工程皮肤等周围探讨较为广泛 ，但正在构制工程气管的修筑方面鲜有报道。通过构制工程技能来升高EVs的安稳性、生物活性、信号呈递才能以及与细胞或构制的靶向连结才能，并将其与构制工程气管有机连结发扬鼓励机体修复再生的感化，具有较好的探讨前景。

　　目前，临床上对要紧气管毁伤的调整和管制仍较为麻烦和棘手。2018年竣工的一项蕴涵20例患者的临床探讨证据了利用支架复合主动脉基质举行气管和支气管重筑的可行性 。再有1例12岁男童正在承受构制工程气管移植后的毗连随访结果讲明，移植后1年内竣工了构制工程气管管腔内纤毛柱状上皮细胞的再生和力学强度的克复，从此其肺性能克复理念，但历久预后仍是未知 。

　　固然构制工程气管具有伟大的临床利用前景，但要将其举行平常的临床转化如故存正在很众未知和冲击，要竣工性能性的气管移植重筑仍是一个极具寻事的困难。咱们团队近期的探讨测验将疾降解原料与慢降解原料连结修筑支架，并与具有高度生物活性的新型脱细胞基质有机连结举行气道重筑得到了必然的转机，竣工了气道纤毛上皮的再生和精良的血管化。目前的探讨近况提示咱们，优化和整合分别因素发扬协同感化，鼓励气管构制再生和性能克复是构制工程气管修筑的重中之重；同时对气管构制重筑和上皮再生的分子机制举行深远的研究和干扰是加快构制工程气管移植告捷的新倾向；大动物模子的验证以及历久的众样的临床探讨是优化和论证构制工程气管安定性和有用性的须要闭头；以上题目的处理都亟待宏壮探讨者们持续地研究和勤勉。