13、体内生物反应器：植入式医疗器械新突破

体内生物反应器：植入式医疗器械新突破

1. 体内生物反应器的基础原理与优势

体内生物反应器中细胞 - 支架构建物内培养基的持续流动，能够支持细胞存活，并使其在支架表面形成 200 微米厚的 3D 微组织，这对维持细胞正常功能至关重要。这种微组织会进行重组，促进再生，其特征是周围组织的血管向内生长。同时，实验也证明了使用简单、易用且无损的植入式生物传感器来原位监测组织工程（TE）替代品再生过程的可行性，能对细胞代谢活动的异常变化发出早期预警。

体内生物反应器设计的优势还体现在整合了体外重建和体内再生阶段。在紧急情况下，支架可在未预先接种细胞的情况下植入，同时获取组织，以便后续在实验室中分离和扩增合适的自体细胞。培养后的细胞可收获并添加到灌注液中，通过每日输血接种到植入的支架中，避免了细胞过度增殖和高浓度接种。

2. 传统组织工程协议的弊端

传统组织工程协议存在诸多弊端，具体如下：
- 血管化问题 ：无法在 TE 假体内部创建可直接连接到受体循环系统的血管系统，植入后依赖周围宿主组织的毛细血管网络向内生长来供应营养，而血管重建过程通常需要数月，导致 99% 的预接种细胞因缺血和毒性在再生微环境中死亡。
- 最佳植入时间难以确定 ：以 TE 气管为例，部分发育的细胞 - 支架构建物有利于血管重建，但机械强度不足；长期培养的成熟 TE 气管虽有足够强度防止塌陷，但植入后会阻碍血管向内生长。
- 细胞需求与去分化问题 ：传统协议需要大量细胞，为获取足够细胞，原代细胞常需多次传代后再接种到支架上。研究表明，细胞在体外非自然微环