小腸黏膜下層(SIS)是一種脫細胞的天然細胞外基質材料, 由于其優異的生物相容性、獨特的生物力學特性和生物學活性, 已被廣泛用作再生醫學的骨架材料。本文從SIS的特性及其在軟組織修復中的新應用兩個方面對近幾年來SIS的相關研究工作進行綜述, 同時展望了SIS在生物醫學領域的應用前景。
引用本文： 朱黃凱, 趙基源. 小腸黏膜下層用于軟組織修復的研究進展. 生物醫學工程學雜志, 2016, 33(4): 816-820. doi: 10.7507/1001-5515.20160132 復制
引言
組織與器官的修復與替代移植是再生醫學研究中的關鍵問題。1993年Langer等[1]首次提出組織工程的概念后, 科學家們不斷嘗試在體外以生物材料為基本骨架，結合種子細胞構建多種人造組織和器官。細胞外基質由于其天然性、低免疫排斥性和優異的生物相容性等特點一直被認為是理想的組織工程骨架材料。小腸黏膜下層(small intestinal submucosa，SIS)是一種取材于豬的細胞外基質材料，已被廣泛用于軟組織修復和再生。SIS及其衍生材料已被美國食品藥品監督管理局批準用于心臟、膀胱、陰道等軟組織的臨床治療[2]，臨床研究顯示采用SIS治療軟組織缺損具有良好的療效和較低的醫療成本[3]。近些年來SIS被越來越多地用來與其他材料、細胞和藥物分子等構建復合材料用于軟組織的修復和再生。本文從SIS的特性及其在軟組織修復中的新應用兩個方面對近三年來SIS的相關研究工作進行綜述。
1 SIS的特性
1.1 生物適應性
SIS很少引起適應性免疫反應，在超過1 000種的異種移植實驗中均表現為無免疫原性[4]。Shim等[5]將SIS縱向切割后用鋼棒軋制成神經導管(nerve guidance conduits，NGCs)，植入大鼠的外周神經損傷處進行治療，發現與最常用的硅-NGCs相比，濕潤性較好的SIS-NGCs在植入動物體內后，在移植區域不會導致纖維組織浸潤、壞死和嚴重的免疫排斥反應。Zafar等[6]用SIS重建羔羊的管狀三尖瓣并評估其免疫原性，實驗組中88%的SIS瓣膜功能正常，僅發生少量的礦化，對縫合區域進行HE染色后也未觀察到巨噬細胞浸潤現象。
SIS優異的生物適應性，還表現在將SIS應用于臨床治療后很少出現與炎癥相關的并發癥。Padalino等[7]對103例先天性心臟病患者進行了SIS植入手術，術后平均隨訪23個月，患者生存率100%，且未發現與SIS植入相關的持續性炎癥。其中73例無需進行再次手術或介入治療；19例(6例與SIS有關)進行了再次手術，原植入點SIS補片完好，僅發現少量炎癥細胞，且無鈣化現象。Zhang等[8]在膀胱成形術中移植SIS對神經性膀胱障礙患者進行治療，平均隨訪12個月，術后患者的泌尿系統功能恢復正常，較少白細胞浸潤，無尿路結石等現象。Naji等[9]對腹壁缺損患者通過植入SIS補片治療后隨訪和評估其療效，未發現死亡個例。83%患者未發生血清腫，92%患者在術后無明顯的白細胞浸潤、吞噬反應和各種炎癥因子釋放等現象。
抗原是大多數移植物導致急性排斥反應的最主要原因之一。雖然SIS含有α-1, 3半乳糖基(α-1, 3Gal)抗原，但將SIS植入已敲除半乳糖基轉移酶基因的小鼠體內后，并沒有發現由α-1, 3Gal表面抗原所導致的急性排斥反應，僅產生極少的慢性排斥反應，而且在組織修復過程中這種慢性排斥幾乎沒有產生不利影響[10]。SIS引起的免疫反應主要由Th2細胞介導，但是這種由異種SIS引起的Th2細胞抑制的免疫反應是輕微的，并不會造成全面的免疫抑制和炎癥反應以及機體對病原體易感性的增加，同時SIS含有的轉化生長因子-β等細胞因子可以通過抑制白介素-12的分泌，抑制Th1細胞的活化，誘導Th1細胞凋亡，減少淋巴細胞等免疫細胞的浸潤、吞噬反應和各種炎癥因子的釋放[11]。
1.2 力學特性
SIS的力學特性主要由膠原纖維的結構決定，是一種最大應力強度沿管腔縱軸方向的非線性的各向異性材料。SIS彈性較大, 可作為血管、皮膚等高彈性組織的替代材料[12]。Ropcke等[13]用SIS重建豬的三尖瓣，發現SIS瓣膜前瓣的相對瓣膜面積較天然瓣膜小，后瓣較大，隔瓣相同。力學傳感器的數據顯示雖然SIS瓣膜的前瓣壓力峰值較小，后瓣較大，但乳頭肌壓力和瓣膜的束縛力的峰值與天然瓣膜相似。不同天然組織的力學特性存在差異，為了滿足力學特性匹配要求，SIS移植物的微結構也要盡量接近天然組織。水化參數作為SIS制備工藝的一個參數，對SIS的細觀力學具有較大影響。Sánchez-Palencia等[14]發現含水保留致密膠原層的SIS中層與層之間可顯示出周期性波動，含水去除致密膠原層的SIS顯示出無周期性的最大波動，而脫水的SIS的波動最小。這一發現表明通過調節SIS制備過程中的參數可以改變SIS的力學特性，以滿足不同軟組織的修復要求。
1.3 生物學活性
以膠原蛋白網狀交聯結構為主體的SIS不僅能為很多組織的宿主細胞提供黏附、增殖和遷移的微環境，還能很快與宿主組織融合；同時SIS含有的血管內皮生長因子等可以促進血管生成，加速損傷組織修復[15]。Hodonsky等[16]研究SIS和聚四氟乙烯對骨髓間充質干細胞(marrow mesenchymal stem cells，MSCs)及心肌祖細胞增殖和分化的影響。結果顯示相比于聚四氟乙烯，SIS可以激活MSCs的血管生成相關基因的表達，使血管內皮生長因子水平上調；同時也明顯提高了心肌祖細胞的增殖速率，促進心肌祖細胞形成早期心源性剖面。房艷等[17]將成骨樣細胞在體外與海綿狀SIS材料復合培養，發現細胞生長旺盛增殖能力強，堿性磷酸酶表達明顯增加。SIS被植入體內后，依然保持較高的生物學活性。Boni等[18]用SIS重建羔羊的肺動脈，發現術后該補片管腔的外觀與相鄰的原生肺動脈內膜層相似，管腔表面細胞匯合度較高，且補片腔的內側層內皮化，發現平滑肌細胞。術后6個月可在移植區域檢測到彈性蛋白基因的表達和肌肉層的生長。Nakao等[19]在動物模型中使用比安奇法治療，通過SIS移植和縱向縫合來對腸組織進行修復，結果顯示黏膜被單層柱狀上皮所覆蓋，平滑肌細胞和神經細胞有再生現象。Chung等[20]在膀胱成形術過程中移植SIS對神經性膀胱障礙的大鼠進行治療，術后SIS促進膀胱壁的原缺損部位上皮化，誘導含有CD31陽性內皮細胞的血管大量再生。Ding等[21]使用陰道成形術對兩個先天性無陰道綜合征患者進行SIS植入治療，術后無并發癥，2個月內SIS陰道上皮化，其組織結構和生理結構與天然的陰道相同。以上的臨床研究都表明SIS具有良好的生物學活性。
2 SIS在再生醫學中的新應用
作為骨架材料，SIS已被廣泛應用于軟組織的修復和再生。不同軟組織的生理結構和力學特性等方面存在一定的差異，使用SIS時可以通過調整制備方法和參數來調節其性能[11]，還可以通過與不同的材料、細胞和藥物等復合來滿足不同的臨床要求。
2.1 SIS復合材料
復合材料是指將不同性質的多種材料通過物理、化學和生物的方法組合后形成具有新性能的材料，產生協同效應，減少副作用，使綜合性能優于原組成材料以滿足各種不同組織修復的要求。SIS與其它材料復合來改良SIS或其他材料的性質是當前生物醫用復合材料研究領域的熱點之一。Fan等[22]將3-羥基丁酸-3-共-羥基己酸共聚酯(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate，PHBHHx)和聚乳酸-羥基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)溶解混合，通過管道的小孔加入SIS的一側制得SIS/PHBHHx-PLGA復合材料，實驗中不同比例復合的SIS/PHBHHx-PLGA復合材料可以滿足多種軟組織修復的力學要求，其中以5∶5比例復合的SIS/PHBHHx-PLGA復合材料的負荷峰值較SIS更接近于大鼠的食管組織。盡管PHBHHx-PLGA材料和SIS/PHBHHx-PLGA復合材料的溶血率均低于5%，但SIS的加入明顯增強了MSCs的生長和分化能力。動物實驗的結果顯示相比于PHBHHx-PLGA，將SIS/PHBHHx-PLGA復合材料以注射的方式植入大鼠體內后，注射區域巨噬細胞等炎性細胞更少且四周后幾乎無炎癥細胞。Zhou等[23]通過自組裝的方式構建納米銀粒子并和SIS進行復合，隨后植入大鼠體內。納米銀-SIS的熱原測試和皮膚刺激試驗結果顯示陰性，且未檢測到銀殘留。與聚丙烯氧化再生纖維素相比，納米銀-SIS在11.9~23.5 mm范圍內對金黃色葡萄球菌等細菌具有較高的抗菌性。同時納米銀-SIS依然保留了SIS促進修復組織和血管生成的能力。
2.2 細胞-SIS復合治療
SIS是一個良好的載體，為宿主細胞提供良好黏附、增殖和遷移等環境。將不同的細胞與SIS復合是一種新的治療不同軟組織缺損的方法，可以有效減少炎癥反應和瘢痕生成，促進血管新生和再上皮化等。Rossetto等[24]分別使用載有平滑肌細胞(smooth muscle cells, SMC)的SIS和SIS植入狗的體內。術后60天，膀胱的SIS移植處被間斷的膀胱組織所覆蓋，肌纖維紊亂，嗜酸粒細胞數量較多，且超聲檢測結果表明存在尿結石現象；而SMC-SIS移植處被透明、扁平連續的膀胱組織所覆蓋，SMC-SIS移植后的血細胞形態和數量未發生變化，白細胞和淋巴細胞數量處于正常水平，尿沉渣檢查紅細胞較少，無可視化的細菌，超聲檢查無明顯的尿結石癥狀。這項研究表明SMC-SIS復合移植物不僅可以加速膀胱組織的修復，同時可以減少術后并發癥的出現。細胞療法已用于食管黏膜下層的修復、促進食管潰瘍的愈合和減少術后狹窄的發生率，但由于缺乏合適的三維支撐材料還不能用于整個或全層組織修復再生。Poghosyan等[25]分別將載有自體骨骼肌細胞的SIS復合體和SIS作為頸部食管移植物植入豬的體內。2個月內，植入SIS的豬都因氣管狹窄而死亡；3個月后，骨骼肌細胞-SIS食管完全上皮化且無明顯的食管狹窄和炎癥反應；9個月后，所有移植細胞SIS復合體的豬均存活，骨骼肌細胞-SIS食管由成熟的上皮細胞、黏膜下腺體和圓形肌肉層等構成，具有與天然食管相似的結構和功能。Tan等[26]分別將SIS和載有MSCs的SIS組織工程食管移植入狗的體內。術后狗均未出現感染或瘺形成等并發癥。4周后SIS食管部分上皮化，炎癥細胞相對較多，而MSCs-SIS食管由含有成纖維細胞的完整鱗狀上皮所覆蓋，炎癥細胞很少；12周后僅在MSCs-SIS食管觀察到長束骨骼肌和大量的新生微血管。SIS還可以作為腺體組織或細胞的載體用來治療內分泌紊亂相關的疾病。Park等[27]通過在甲狀旁腺(parathyroid，PT)功能低下癥的大鼠模型中分別移植甲狀旁腺組織(PT組)和載有甲狀旁腺組織的SIS(PT-SIS組)來重塑甲狀旁腺功能。PT組在第56天時37.5％的大鼠檢測到甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)，第84天時75％的大鼠PTH含量恢復到正常水平；PT-SIS組第56天時66.7％的大鼠中檢測到PTH，第84時天77.8%的大鼠PTH含量恢復到正常水平，表明SIS可以有效促進移植后甲狀旁腺組織的修復。與PT組相比，PT-SIS組在PT組織周圍觀察到較多新生血管。
2.3 藥物-SIS治療體系
藥物遞送系統是一種藥物與載體構成的，在空間、時間及劑量上全面調控藥物在生物體內分布的技術體系。藥物遞送系統能提高藥物的吸收率和療效，降低成本和減輕副作用。SIS是一個天然的生物因子庫，包括堿性成纖維細胞生長因子、血管內皮細胞生長因子、轉化生長因子-β、胰島素樣生長因子-1、腫瘤壞死因子-α和血小板衍生生長因子-BB等生長因子[28-29]。這些生長因子通過與細胞表面的相應受體結合介導細胞信號轉導，參與細胞的各項生命活動，促進組織修復重建[15]。SIS還可以被用來和其他分子藥物結合構建成各種載藥平臺，SIS載藥平臺的使用模式主要包括片狀、顆粒狀、凝膠和海綿狀等。Choi等[30]通過聲帶損傷兔模型中使用載有肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)的SIS凝膠來重塑聲帶的功能。體外藥物釋放實驗中HGF-SIS凝膠上的HGF能夠在長時間內實現緩慢釋放。術后三個月未載藥SIS凝膠移植區域存在一定的瘢痕組織，且有膠原沉積現象；而HGF-SIS凝膠能有效防止黏膜振動惡化，顯著改善黏彈性模量和音頻振蕩，且無由于炎癥損傷或傷口愈合時所產生的粘連或纖維瘢痕，無其它并發癥。Kim等[28]采用載有MSCs和HGF的復合SIS凝膠來修復聲帶，也發現SIS是良好的藥物載體，載藥SIS凝膠在體內通過緩釋HGF促進聲帶的修復。除了生長因子，SIS也是良好的蛋白載物。Row等[31]將纖維蛋白-SIS復合材料作為頸動脈替代物植入羊模型中，動物存活率達100%，無閉塞或吻合口并發癥。膠原蛋白在植入區域持續生成，具有較高活性，3個月內SIS管壁的細胞密度達到穩定的正常水平，且與天然血管的力學特性趨于相同。與SIS或SMC-SIS相比，纖維蛋白-SIS移植區域巨噬細胞浸潤最少，且血管內皮細胞增殖速率最快。
3 展望
SIS作為一種生物材料，以其眾多的優點已經廣泛應用于各個領域，并逐步從實驗室研究邁入臨床前研究，甚至有一部分產品已經在臨床上得到應用。目前SIS產品已有不同的應用形式，包括片狀、顆粒狀、海綿狀和凝膠等，但依然難以滿足不同的臨床需求，并且缺乏評估不同形式的SIS療效的相關研究。將SIS與其它材料、細胞和藥物因子進行復合來改善SIS的性狀以滿足不同軟組織的的修復要求是未來重要的發展方向，但SIS相關的復合技術還有待進一步的規范和優化。若解決上述問題，SIS將會在軟組織修復領域有更好的臨床應用。
引言
組織與器官的修復與替代移植是再生醫學研究中的關鍵問題。1993年Langer等[1]首次提出組織工程的概念后, 科學家們不斷嘗試在體外以生物材料為基本骨架，結合種子細胞構建多種人造組織和器官。細胞外基質由于其天然性、低免疫排斥性和優異的生物相容性等特點一直被認為是理想的組織工程骨架材料。小腸黏膜下層(small intestinal submucosa，SIS)是一種取材于豬的細胞外基質材料，已被廣泛用于軟組織修復和再生。SIS及其衍生材料已被美國食品藥品監督管理局批準用于心臟、膀胱、陰道等軟組織的臨床治療[2]，臨床研究顯示采用SIS治療軟組織缺損具有良好的療效和較低的醫療成本[3]。近些年來SIS被越來越多地用來與其他材料、細胞和藥物分子等構建復合材料用于軟組織的修復和再生。本文從SIS的特性及其在軟組織修復中的新應用兩個方面對近三年來SIS的相關研究工作進行綜述。
1 SIS的特性
1.1 生物適應性
SIS很少引起適應性免疫反應，在超過1 000種的異種移植實驗中均表現為無免疫原性[4]。Shim等[5]將SIS縱向切割后用鋼棒軋制成神經導管(nerve guidance conduits，NGCs)，植入大鼠的外周神經損傷處進行治療，發現與最常用的硅-NGCs相比，濕潤性較好的SIS-NGCs在植入動物體內后，在移植區域不會導致纖維組織浸潤、壞死和嚴重的免疫排斥反應。Zafar等[6]用SIS重建羔羊的管狀三尖瓣并評估其免疫原性，實驗組中88%的SIS瓣膜功能正常，僅發生少量的礦化，對縫合區域進行HE染色后也未觀察到巨噬細胞浸潤現象。
SIS優異的生物適應性，還表現在將SIS應用于臨床治療后很少出現與炎癥相關的并發癥。Padalino等[7]對103例先天性心臟病患者進行了SIS植入手術，術后平均隨訪23個月，患者生存率100%，且未發現與SIS植入相關的持續性炎癥。其中73例無需進行再次手術或介入治療；19例(6例與SIS有關)進行了再次手術，原植入點SIS補片完好，僅發現少量炎癥細胞，且無鈣化現象。Zhang等[8]在膀胱成形術中移植SIS對神經性膀胱障礙患者進行治療，平均隨訪12個月，術后患者的泌尿系統功能恢復正常，較少白細胞浸潤，無尿路結石等現象。Naji等[9]對腹壁缺損患者通過植入SIS補片治療后隨訪和評估其療效，未發現死亡個例。83%患者未發生血清腫，92%患者在術后無明顯的白細胞浸潤、吞噬反應和各種炎癥因子釋放等現象。
抗原是大多數移植物導致急性排斥反應的最主要原因之一。雖然SIS含有α-1, 3半乳糖基(α-1, 3Gal)抗原，但將SIS植入已敲除半乳糖基轉移酶基因的小鼠體內后，并沒有發現由α-1, 3Gal表面抗原所導致的急性排斥反應，僅產生極少的慢性排斥反應，而且在組織修復過程中這種慢性排斥幾乎沒有產生不利影響[10]。SIS引起的免疫反應主要由Th2細胞介導，但是這種由異種SIS引起的Th2細胞抑制的免疫反應是輕微的，并不會造成全面的免疫抑制和炎癥反應以及機體對病原體易感性的增加，同時SIS含有的轉化生長因子-β等細胞因子可以通過抑制白介素-12的分泌，抑制Th1細胞的活化，誘導Th1細胞凋亡，減少淋巴細胞等免疫細胞的浸潤、吞噬反應和各種炎癥因子的釋放[11]。
1.2 力學特性
SIS的力學特性主要由膠原纖維的結構決定，是一種最大應力強度沿管腔縱軸方向的非線性的各向異性材料。SIS彈性較大, 可作為血管、皮膚等高彈性組織的替代材料[12]。Ropcke等[13]用SIS重建豬的三尖瓣，發現SIS瓣膜前瓣的相對瓣膜面積較天然瓣膜小，后瓣較大，隔瓣相同。力學傳感器的數據顯示雖然SIS瓣膜的前瓣壓力峰值較小，后瓣較大，但乳頭肌壓力和瓣膜的束縛力的峰值與天然瓣膜相似。不同天然組織的力學特性存在差異，為了滿足力學特性匹配要求，SIS移植物的微結構也要盡量接近天然組織。水化參數作為SIS制備工藝的一個參數，對SIS的細觀力學具有較大影響。Sánchez-Palencia等[14]發現含水保留致密膠原層的SIS中層與層之間可顯示出周期性波動，含水去除致密膠原層的SIS顯示出無周期性的最大波動，而脫水的SIS的波動最小。這一發現表明通過調節SIS制備過程中的參數可以改變SIS的力學特性，以滿足不同軟組織的修復要求。
1.3 生物學活性
以膠原蛋白網狀交聯結構為主體的SIS不僅能為很多組織的宿主細胞提供黏附、增殖和遷移的微環境，還能很快與宿主組織融合；同時SIS含有的血管內皮生長因子等可以促進血管生成，加速損傷組織修復[15]。Hodonsky等[16]研究SIS和聚四氟乙烯對骨髓間充質干細胞(marrow mesenchymal stem cells，MSCs)及心肌祖細胞增殖和分化的影響。結果顯示相比于聚四氟乙烯，SIS可以激活MSCs的血管生成相關基因的表達，使血管內皮生長因子水平上調；同時也明顯提高了心肌祖細胞的增殖速率，促進心肌祖細胞形成早期心源性剖面。房艷等[17]將成骨樣細胞在體外與海綿狀SIS材料復合培養，發現細胞生長旺盛增殖能力強，堿性磷酸酶表達明顯增加。SIS被植入體內后，依然保持較高的生物學活性。Boni等[18]用SIS重建羔羊的肺動脈，發現術后該補片管腔的外觀與相鄰的原生肺動脈內膜層相似，管腔表面細胞匯合度較高，且補片腔的內側層內皮化，發現平滑肌細胞。術后6個月可在移植區域檢測到彈性蛋白基因的表達和肌肉層的生長。Nakao等[19]在動物模型中使用比安奇法治療，通過SIS移植和縱向縫合來對腸組織進行修復，結果顯示黏膜被單層柱狀上皮所覆蓋，平滑肌細胞和神經細胞有再生現象。Chung等[20]在膀胱成形術過程中移植SIS對神經性膀胱障礙的大鼠進行治療，術后SIS促進膀胱壁的原缺損部位上皮化，誘導含有CD31陽性內皮細胞的血管大量再生。Ding等[21]使用陰道成形術對兩個先天性無陰道綜合征患者進行SIS植入治療，術后無并發癥，2個月內SIS陰道上皮化，其組織結構和生理結構與天然的陰道相同。以上的臨床研究都表明SIS具有良好的生物學活性。
2 SIS在再生醫學中的新應用
作為骨架材料，SIS已被廣泛應用于軟組織的修復和再生。不同軟組織的生理結構和力學特性等方面存在一定的差異，使用SIS時可以通過調整制備方法和參數來調節其性能[11]，還可以通過與不同的材料、細胞和藥物等復合來滿足不同的臨床要求。
2.1 SIS復合材料
復合材料是指將不同性質的多種材料通過物理、化學和生物的方法組合后形成具有新性能的材料，產生協同效應，減少副作用，使綜合性能優于原組成材料以滿足各種不同組織修復的要求。SIS與其它材料復合來改良SIS或其他材料的性質是當前生物醫用復合材料研究領域的熱點之一。Fan等[22]將3-羥基丁酸-3-共-羥基己酸共聚酯(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate，PHBHHx)和聚乳酸-羥基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)溶解混合，通過管道的小孔加入SIS的一側制得SIS/PHBHHx-PLGA復合材料，實驗中不同比例復合的SIS/PHBHHx-PLGA復合材料可以滿足多種軟組織修復的力學要求，其中以5∶5比例復合的SIS/PHBHHx-PLGA復合材料的負荷峰值較SIS更接近于大鼠的食管組織。盡管PHBHHx-PLGA材料和SIS/PHBHHx-PLGA復合材料的溶血率均低于5%，但SIS的加入明顯增強了MSCs的生長和分化能力。動物實驗的結果顯示相比于PHBHHx-PLGA，將SIS/PHBHHx-PLGA復合材料以注射的方式植入大鼠體內后，注射區域巨噬細胞等炎性細胞更少且四周后幾乎無炎癥細胞。Zhou等[23]通過自組裝的方式構建納米銀粒子并和SIS進行復合，隨后植入大鼠體內。納米銀-SIS的熱原測試和皮膚刺激試驗結果顯示陰性，且未檢測到銀殘留。與聚丙烯氧化再生纖維素相比，納米銀-SIS在11.9~23.5 mm范圍內對金黃色葡萄球菌等細菌具有較高的抗菌性。同時納米銀-SIS依然保留了SIS促進修復組織和血管生成的能力。
2.2 細胞-SIS復合治療
SIS是一個良好的載體，為宿主細胞提供良好黏附、增殖和遷移等環境。將不同的細胞與SIS復合是一種新的治療不同軟組織缺損的方法，可以有效減少炎癥反應和瘢痕生成，促進血管新生和再上皮化等。Rossetto等[24]分別使用載有平滑肌細胞(smooth muscle cells, SMC)的SIS和SIS植入狗的體內。術后60天，膀胱的SIS移植處被間斷的膀胱組織所覆蓋，肌纖維紊亂，嗜酸粒細胞數量較多，且超聲檢測結果表明存在尿結石現象；而SMC-SIS移植處被透明、扁平連續的膀胱組織所覆蓋，SMC-SIS移植后的血細胞形態和數量未發生變化，白細胞和淋巴細胞數量處于正常水平，尿沉渣檢查紅細胞較少，無可視化的細菌，超聲檢查無明顯的尿結石癥狀。這項研究表明SMC-SIS復合移植物不僅可以加速膀胱組織的修復，同時可以減少術后并發癥的出現。細胞療法已用于食管黏膜下層的修復、促進食管潰瘍的愈合和減少術后狹窄的發生率，但由于缺乏合適的三維支撐材料還不能用于整個或全層組織修復再生。Poghosyan等[25]分別將載有自體骨骼肌細胞的SIS復合體和SIS作為頸部食管移植物植入豬的體內。2個月內，植入SIS的豬都因氣管狹窄而死亡；3個月后，骨骼肌細胞-SIS食管完全上皮化且無明顯的食管狹窄和炎癥反應；9個月后，所有移植細胞SIS復合體的豬均存活，骨骼肌細胞-SIS食管由成熟的上皮細胞、黏膜下腺體和圓形肌肉層等構成，具有與天然食管相似的結構和功能。Tan等[26]分別將SIS和載有MSCs的SIS組織工程食管移植入狗的體內。術后狗均未出現感染或瘺形成等并發癥。4周后SIS食管部分上皮化，炎癥細胞相對較多，而MSCs-SIS食管由含有成纖維細胞的完整鱗狀上皮所覆蓋，炎癥細胞很少；12周后僅在MSCs-SIS食管觀察到長束骨骼肌和大量的新生微血管。SIS還可以作為腺體組織或細胞的載體用來治療內分泌紊亂相關的疾病。Park等[27]通過在甲狀旁腺(parathyroid，PT)功能低下癥的大鼠模型中分別移植甲狀旁腺組織(PT組)和載有甲狀旁腺組織的SIS(PT-SIS組)來重塑甲狀旁腺功能。PT組在第56天時37.5％的大鼠檢測到甲狀旁腺激素(parathyroid hormone，PTH)，第84天時75％的大鼠PTH含量恢復到正常水平；PT-SIS組第56天時66.7％的大鼠中檢測到PTH，第84時天77.8%的大鼠PTH含量恢復到正常水平，表明SIS可以有效促進移植后甲狀旁腺組織的修復。與PT組相比，PT-SIS組在PT組織周圍觀察到較多新生血管。
2.3 藥物-SIS治療體系
藥物遞送系統是一種藥物與載體構成的，在空間、時間及劑量上全面調控藥物在生物體內分布的技術體系。藥物遞送系統能提高藥物的吸收率和療效，降低成本和減輕副作用。SIS是一個天然的生物因子庫，包括堿性成纖維細胞生長因子、血管內皮細胞生長因子、轉化生長因子-β、胰島素樣生長因子-1、腫瘤壞死因子-α和血小板衍生生長因子-BB等生長因子[28-29]。這些生長因子通過與細胞表面的相應受體結合介導細胞信號轉導，參與細胞的各項生命活動，促進組織修復重建[15]。SIS還可以被用來和其他分子藥物結合構建成各種載藥平臺，SIS載藥平臺的使用模式主要包括片狀、顆粒狀、凝膠和海綿狀等。Choi等[30]通過聲帶損傷兔模型中使用載有肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)的SIS凝膠來重塑聲帶的功能。體外藥物釋放實驗中HGF-SIS凝膠上的HGF能夠在長時間內實現緩慢釋放。術后三個月未載藥SIS凝膠移植區域存在一定的瘢痕組織，且有膠原沉積現象；而HGF-SIS凝膠能有效防止黏膜振動惡化，顯著改善黏彈性模量和音頻振蕩，且無由于炎癥損傷或傷口愈合時所產生的粘連或纖維瘢痕，無其它并發癥。Kim等[28]采用載有MSCs和HGF的復合SIS凝膠來修復聲帶，也發現SIS是良好的藥物載體，載藥SIS凝膠在體內通過緩釋HGF促進聲帶的修復。除了生長因子，SIS也是良好的蛋白載物。Row等[31]將纖維蛋白-SIS復合材料作為頸動脈替代物植入羊模型中，動物存活率達100%，無閉塞或吻合口并發癥。膠原蛋白在植入區域持續生成，具有較高活性，3個月內SIS管壁的細胞密度達到穩定的正常水平，且與天然血管的力學特性趨于相同。與SIS或SMC-SIS相比，纖維蛋白-SIS移植區域巨噬細胞浸潤最少，且血管內皮細胞增殖速率最快。
3 展望
SIS作為一種生物材料，以其眾多的優點已經廣泛應用于各個領域，并逐步從實驗室研究邁入臨床前研究，甚至有一部分產品已經在臨床上得到應用。目前SIS產品已有不同的應用形式，包括片狀、顆粒狀、海綿狀和凝膠等，但依然難以滿足不同的臨床需求，并且缺乏評估不同形式的SIS療效的相關研究。將SIS與其它材料、細胞和藥物因子進行復合來改善SIS的性狀以滿足不同軟組織的的修復要求是未來重要的發展方向，但SIS相關的復合技術還有待進一步的規范和優化。若解決上述問題，SIS將會在軟組織修復領域有更好的臨床應用。