脫細胞基質材料在整形外科中的應用

[摘要]現今，脫細胞胞外基質（Decellularized extracellular matrix，dECM）可以在體內調節細胞功能，發現其在整形美容外科領域，包括皮膚、面部、頜骨以及乳房等方面均可以得到廣泛應用。由此衍生的脫細胞基質材料不僅具有膠原網架結構，還可以作為一種內置的物理支架，從而誘導細胞生長、遷移和修復。它是根據內源性誘導再生的作用原理而實現的，因此，具有一定的抗感染性，并且還發現在一定程度上具有組織特異性的特點。另外，脫細胞基質材料因其易塑形的本質，適用于填充體內不規則組織壞死形成的囊腔、修復大面積皮膚缺損、先天畸形等，作為植入物可用于乳房重建、隆鼻等方面。

[關鍵詞]脫細胞基質材料；脫細胞胞外基質；整形外科；臨床應用；生物材料

[中圖分類號]R622" " [文獻標志碼]A" " [文章編號]1008-6455（2025）06-0183-04

Application of Decellularized Matrix Material in Orthopedics

LI Jing1， CHEN Hua2

（ 1.Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010059， Inner Mongolia， China; 2.Department of Plastic Surgery， Beauty and Burn， Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University， Hohhot 010000， Inner Mongolia， China ）

Abstract： Nowadays， Decellularized Extracellular Matrix （dECM） can regulate cellular function in vivo， and it has been found to be widely used in the field of plastic and aesthetic surgery， including skin， face， jaw and breast. The resulting acellular matrix material not only has a collagen grid structure， but also acts as a built-in physical scaffold to induce cell growth， migration， and repair. It is achieved according to the principle of action of endogenous induction of regeneration， so it also has a certain resistance to infection， and it is also found to have tissue-specific characteristics to a certain extent. Due to its easily shapeable nature， decellularized matrix materials are suitable for filling the cyst cavity formed by irregular tissue necrosis in the body， repairing large skin defects and congenital malformations. and as an implant for breast reconstruction， rhinoplasty， etc.

Key words： decellularized matrix material; decellularized extracellular matrix; plastic surgery; clinical practice; biomaterial

整形外科手術原本是以手術方法進行自體的組織移植、注射填充，也可以使用異體、異種組織或組織替代品填充來達到改善外貌、修復缺損或畸形組織的目的。早期用于整形外科的生物材料，包括自體材料（骨、軟骨、真皮以及脂肪組織等）和異體材料（異種組織、天然生物材料、人工高分子材料，例如硅膠假體、聚四氟乙烯膨體、膠原蛋白、透明質酸等）［1-3］。學者們一直致力于尋求一種“理想”的生物材料，首先，滿足安全性的要求，既要有組織相容性，還要不存在毒性、變態反應性、炎癥反應性、致癌性等；同時要具有穩定的物理、化學性，耐腐蝕等要求。其次，理想的生物材料在填充后還要具備良好的手感，質地柔軟，不移位、易塑形等特點［2-3］。在此之前，傳統生物材料在填充后存在創傷大，形態與周圍組織相差較大，手感不佳，價格昂貴，需反復注射的缺點。

隨著醫用植入材料的發展，由傳統的不可吸收材料轉向可降解的、主動誘導組織再生的新型材料發展，已有來源于動物的真皮、心包、小腸等組織的脫細胞基質材料用于臨床，而細胞外基質（Extracellular matrix，ECM）本身就是去細胞化的主要產物，它不僅可以作為細胞內置的物理支架，而且還能夠調節許多細胞過程，包括生長、遷移、分化、穩態和形態發生［4］，同時術中對于術者易取材，操作簡便，對于患者傷口小，出血少，痛感低，術后滿意度高［5-6］。因此，脫細胞基質材料是一種潛在的，理想上的可完美應用于整形外科的生物材料。本文就脫細胞基質作為新型生物材料在整形外科領域中的應用進行綜述。

1" 脫細胞基質材料的作用原理

1.1 脫細胞基質材料的結構和作用：脫細胞基質材料有一種叫膠原網架的結構，它的三股螺旋結構決定了它的穩定性，為細胞的新生、遷移、長入提供了空間與適宜環境，其修復組織、促進再生的原理是“內源性誘導再生”［7-9］。其中，脫細胞真皮基質由完整的膠原纖維、蛋白質、完整的彈性蛋白、透明質酸、纖維連接蛋白、纖維化膠原蛋白、VI型膠原蛋白、血管通道和蛋白聚糖組成。它作為一種載體，允許組織再生隨著血管重建和成纖維細胞生長而發生［10］。ADM被納入周圍組織，并逐漸被宿主的膠原蛋白取代，從而促進和支持愈合過程，并盡可能減少瘢痕組織的形成。

脫細胞基質材料是在細胞外基質成分與機構的基礎上，通過脫細胞工藝去除細胞而保留其生物活性成分的基質材料，它含有多種信號分子構成高度協調統一體，能夠誘導并促進細胞的黏附、增殖、分化及組織形成，是機體組織修復的基礎［11-12］。

1.1.1 脫細胞基質材料的分類：根據ECM的起源，dECM支架分為三類，包括自體dECM、同種異基因dECM和異基因dECM。由于自體dECM支架面臨組織限制和手術并發癥的情況，大多數dECM支架來自異基因或異基因供體組織［13］；然而，同源性/異基因dECM中可能存在供體部位發病率、結構和質量組成差異，以及由不完全去細胞化引起的免疫原性問題［14］。

1.1.2 脫細胞基質材料的制備及形態：這里主要介紹異基因dECM。如今最常見的是小腸黏膜下脫細胞基質材料（SIS-dECM），其制備主要采用豬的空腸為原料。通過機械法去除黏膜下層以外的其他組織。再采用化學試劑去除黏膜下層剩余的DNA、RNA和細胞。整個過程耗時較長，嚴格按照完整的脫細胞程序，需要進行反復的試劑處理以及浸泡去離子水。最后再進行相應的DNA殘留檢測，以確保只剩所需的基質成分。經此處理所獲得的SIS-dECM具有一定的多孔微結構，有利于維持細胞活力和增殖所必需的營養運輸和氧氣擴散。經過進一步制造加工，可制備成SIS-dECM膜片、SIS-dECM凍干顆粒（粉）、SIS-dECM水凝膠、SIS-dECM多孔海綿狀支架、SIS-dECM消化濃縮液、SIS-dECM管狀支架、SIS-dECM消化凍干劑、SIS-dECM復合材料等［15］。

1.2 不同來源脫細胞基質材料的比較

1.2.1 真皮來源——脫細胞真皮基質（Acellular dermal matrix， ADM）：利用傷口愈合級聯融入患者的組織，同時這個過程可以協調炎癥浸潤和血管的生成。脫細胞真皮基質的存在通過增加適當細胞成分的入侵，來增強和調節傷口愈合進程，以達到促進快速愈合和加速血管生成的目的。

1.2.2 小腸來源——小腸黏膜下（Small intestine submucosa，SIS）脫細胞基質材料（SIS-dECM）：是從豬空腸黏膜下層分離出來的細胞外基質，通過胰酶消化等方法去除表皮細胞成分后的脫細胞組織補片，同源性較高的同時，變態反應降低，具有良好的組織力學性能和再生活性［16］。

1.2.3 脂肪來源——脫細胞脂肪基質：有學者探討組織來源對脫細胞基質成脂能力的影響［17-18］，在研究中以脂肪干細胞（ADSCs）對DAM和ADM的體外反應以增殖和分化為特征，通過組織學、蛋白質表達和轉錄組分析，在免疫受損小鼠的皮下注射模型中評估體內重塑反應。結果，DAM和ADM均表現出良好的脫細胞效果和細胞相容性。在無外源刺激的情況下，與ADM相比，DAM可誘導ADSCs成脂分化［19-20］。在動物模型中，與ADM組相比，DAM組PDGF、VEGF和ACRP30水平升高，并觀察到更多新生血管和廣泛的脂肪組織重塑。DAM在脫細胞清理后可以保留良好的組織特異性特征，在體外和體內具有獨特的成脂作用，可充分用于軟組織再生和修復。RNA測序分析表明，DAM移植體在早期通過調節Lat1/2表達和Hippo信號通路來調節組織重塑［21-22］。由此得出，組織來源會影響脫細胞基質的生物學反應。

2" 脫細胞基質材料在整形外科各分科中的應用

2.1 脫細胞基質水凝膠在組織再生方面的應用：脫細胞基質（ECM）水凝膠作為構建工程化組織以及修復組織缺損的新型生物活性材料，廣泛應用在細胞命運的調控、缺損組織的修復和再生醫學領域的研究中，具有廣闊的應用前景。這種生物活性材料是源組織通過物理或化學酶解等手段去除細胞及其相關物質，只保留了其骨架結構和細胞外基質等成分，以及大量的ECM相關蛋白，包括纖維蛋白、層黏連蛋白、膠原蛋白，從而實現誘導細胞遷移、黏附、增殖以及分化，并為細胞生長創造了良好的微環境［23］。該類水凝膠在低溫環境下（4℃）呈現液態，本身具備溫敏特性，所以適用于體內填充不規則組織壞死形成的囊腔［24］。由此看來，脫細胞基質材料在組織再生方面的應用在不斷加深。

2.2 脫細胞真皮基質在修復大型皮膚缺損方面的應用：一直以來，人體對傷害和損傷的適應，使得在優化長期治療結果、傷口形成的美觀方面，以及疾病發病率的統計方面等相關能力得到了增強。而了解這些過程在重建手術中至關重要。眾所周知，大型皮膚缺陷通常需要重建方法來關閉傷口，而我們正缺少易于應用的生物材料。許多研究表明，ECM源性脫細胞基質支架能夠在體外增殖和促進多種細胞種群的生長和分化，并在人類移植后誘導結構組織重塑過程［25］。因此，使用來自組織的3D ECM網格是重建手術、再生醫學和生物工程中日益使用的方法［26］。因此，脫細胞真皮基質（ADM）的引入和成功使用在整形和其他重建手術領域取得了的巨大進步［27］。人們迫切需要生物敷料來覆蓋大型皮膚缺陷的傷口，例如治療燒傷。其中許多包括羊膜，在手術治療中被廣泛使用［28］。

人體表面積最大的器官是皮膚，無疑，皮膚的存在對我們來說是至關重要的。那么，嚴重燒傷后重建皮膚連續性就是第一要事。嚴重燒傷后的重建還涉及皮膚自然彈性、質地和輪廓的愈合等問題。而完全破壞了的皮膚就需要使用皮膚替代物。傳統自體/異體皮瓣移植仍存在各種問題，直到發明了脫細胞真皮移植物，把它用于治療全層燒傷（Ⅲ度燒傷）得到了可觀的效果。尤其是當供體皮膚不可用時，嚴重燒傷患者的管理就會很復雜。當ADM應用于具有非常薄的分裂皮膚移植的全層皮膚缺損時，可以觀察到細胞從皮膚移植以及底層組織和外周皮膚邊緣遷移和生長到ADM的情況。這種材料提供黏附的層粘連素和上皮化所需的IV型膠原蛋白，促進修復的同時其下面的血管通道也得以保存。在最佳條件下，宿主在1周內重新填充血管通道，內皮也可以重建。同時ADM的使用還減少了在皮膚移植中看到的供體部位的瘢痕。

2.3 脫細胞真皮基質在乳房重建中的應用：在乳房手術中，ADM的使用始于對可見植入物波紋和交錯的矯正手術［29-30］。后來，它還被用于用植入物立即重建乳房［31］。Baxter RA等[32]將ADM應用于廣泛的乳房切除術后乳房重建。結果表明，這種方法的并發癥率極低，并產生了良好的美容效果。此外，對組織樣本的組織學分析證實，ADM融入周圍的結締組織，沒有任何明顯的免疫反應[33-34]。ADM主要用于在肌肉下放置覆蓋植入物的下部，從而為乳房的下極提供支撐。它還有助于預防囊縮。ADM在全球范圍內用于60%以上的乳房重建，因此，在很大程度上已經取代了使用植入物的更“傳統”重建技術，能達到植入物部分或完全覆蓋了肌肉的程度[35-36]。在最近的一項研究中，Gwak H等[37]展示了使用人類ADM作為乳房保護手術填充物的改善美學結果。

2.4 脫細胞基質移植物在隆鼻手術中的應用：我們通常在增強和重建性隆鼻手術中使用自體組織移植物或合成移植物來修復鼻部缺陷從而到達美學重建的目的，而dECM被證實可以保留更多的結構成分和更好的力學，又有出色的生物相容性和生物安全性，這種對無論是自體還是異源性來源的組織進行脫細胞化，只保留基質成分所制備的優化移植物為鼻整形假體的發展提供新的思路［38］。

在此基礎上，通過脫細胞化生產的3D軟骨組織作為隆鼻移植物的首選。這種3D軟骨組織的設計原料是采用的脫細胞化豬鼻軟骨（dPNCG），因為dPNCG是一種優秀的基質支架，可以為軟骨細胞產生3D型軟骨提供合適的環境，并且使用這種原料作為底物從而培養的軟骨細胞更有助于Ⅱ型膠原蛋白與細胞外基質的合成，最終形成一種具有生物活性的3D組織型結構［39］。這種結構中的軟骨顆粒由細胞外基質和蛋白聚糖相互結合而成，共同構成一種三維結構。顯而易見，3D軟骨組織結構在隆鼻軟骨工程中更有前途。

2.5 脫細胞胞外基質在先天畸形修復中的應用：先天性畸形，以唇腭裂為例，這種大型組織缺損很難靠簡單的手術閉合來恢復到完整、美觀且自然的狀態，或許將dECM與3D打印技術相結合，dECM生物印化加載結構的方法為唇腭裂的修復提供了新的思路。這種3D支架可以模仿ECM，并最終通過提供結構支持和促進附著、增殖和分化來形成功能性組織或器官。dECM對細胞分化本身就存在影響［40］，在此基礎上，誘導干細胞分化，再利用3D打印技術，按需制備。在這里要引用組織工程與腳手架的原理來說明：組織工程就是腳手架、種子細胞和細胞因子的組合（利用3D打印技術制備腳手架，再通過dECM誘導干細胞分化形成所需種子細胞和細胞因子），旨在通過將組織工程腳手架移植到原本缺陷區域，并用新的組織替換腳手架材料來修復組織［41］。這種用于組織工程的3D打印腳手架可能是改善先天性畸形，甚至其他因損傷或病變導致的器官缺陷和功能障礙患者生活質量的關鍵。

3" 小結和展望

細胞外基質源性脫細胞基質材料相比較傳統生物材料（醫用聚合物材料、軟組織相容性材料、血液相容性材料等）有很多優勢，并且更具有高相容性、高活性、良好的生物降解性，難以被人工合成材料所模仿，同時與傳統惰性組織源材料相比也有一定的優勢，例如低免疫原性，可以達到預期的生物相容性，甚至完全可以降解吸收，可與宿體有效結合，主動誘導細胞遷入，促進增殖分化，從而達到功能恢復的效果。而如今小腸黏膜是已經用于臨床的細胞外基質源脫細胞基質材料，在普外科、精神外科、胸外科、骨科等領域廣泛應用，并逐漸應用于整形外科中。

在使用脫細胞基質材料的過程中，仍存在某些弊端，這類材料在制備過程中存在異種細胞以及免疫原的殘留，還有脫細胞工藝試劑殘留所至的變態反應、免疫反應等風險，嚴重者可能導致鈣化、纖維包裹等一系列問題，難以實現真正理想上的組織再生和重建。物理去細胞化方法可能足夠苛刻，可以改變ECM蛋白結構（如膠原蛋白）和機械性能。化學方法可能會打破DNA和蛋白質之間的聯系，破壞超微結構和生長因子，并使ECM蛋白質變性。膠原蛋白酶、脂肪酶、胰蛋白酶、dispase、熱解素和核酸酶[42]可以去除具有高特異性的細胞殘留物或不良ECM成分。然而，酶治療的一個局限性是細胞切除不完整和再細胞化受損[43]。酶處理不足以單獨去除細胞，因此，它們通常與化學洗滌劑相結合。但未來可期的是，我國已經初步建立相關風險評價技術、方法和標準，從而輔助脫細胞基質材料更進一步應用于臨床。

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[收稿日期]2023-11-23

本文引用格式：李靜，陳華.脫細胞基質材料在整形外科中的應用[J].中國美容醫學，2025，34（6）：183-186.