细胞生物相容性篇1

关键词动物细胞工程教学兴趣教学

中图分类号：G424文献标识码：A

InterestingTeachingofAnimalCellEngineering

XUYipeng

（ZhejiangBiometricQuarantineandInspectionandTechnologyLaboratory，

CollegeofLifeSciences，ChinaJiliangUniversity，Hangzhou，Zhejiang310018）

AbstractBasedonthedevelopmentofmoderncellbiologyandtechnologyofanemergingdiscipline，animalcellengineeringisacoursethatcloselyintegratetheoryandpracticeandthatplaysanimportantroleinthecurriculumoflifesciencesininstitutionsofhigherlearning.Thisarticlediscusseshowtoimprovethestudents'interestintheanimalcellengineeringcourse，inordertoprovideareferencefortheteachingreformoftheanimalcellengineeringcourse.

Keywordsanimalcellengineering；teaching；interestingteaching

细胞工程是指按照一定的设计方案，通过在细胞、亚细胞或组织水平上进行实验操作，获得具有目的性状的细胞、组织、器官或者个体的综合性生物工程，是理论与实践相结合的典范，在现代生命科学的研究中，细胞工程是生物技术应用于产业一个技术公用平台，代表着现代生物工程最新的发展前沿，在医药、食品、农林等各领域发挥着越来越重要的作用，在高校生命学科及相关学科的课程设置中占有重要地位。动物细胞工程是细胞工程的重要组成部分，主要内容包括：细胞培养、细胞融合与单克隆抗体、胚胎工程、干细胞与组织工程、核移植技术与动物克隆、转基因动物与动物生物反应器和动物染色体工程等。通过学习动物细胞工程这门课程可以为学生今后从事与细胞工程有关的生物技术产业工作奠定良好的理论和技术基础。通过近两年的教学实践和改革，笔者就如何应用兴趣教学法提高学生学习效率和教学质量进行探讨。

1合理定位课程，让学生充分认识到本课程的重要性

我校动物细胞工程这门课程是在第6个学期开设，学生已经完成对生物学导论、动物生物学、分子生物学、细胞生物学等必修课程的学习，这非常有利于学生对动物细胞工程课程中一些知识进行认知结构的迁移。而动物细胞工程在本校既然是选修课程，其教学目的也必然有别于必修课程。因此，教学目的的侧重点不再是让学生掌握一般的概念和原理，而是更多地让学生领悟和学会如何利用所学知识进行创造，让学生充分认识到动物细胞工程并非一门理论性学习为主的课程，而是一门理论和实践结合非常强的课程，是一门学好可以走向工作岗位的课程。笔者认为，在教授此课程时，需紧紧围绕细胞水平的技术创新和技术应用为中心，联系现代生物技术产业，使学生了解动物细胞工程各主要技术领域的原理和方法及其应用。

2上好第一节课，吸引学生眼球

上好第一节课，也就为本课程的整个教学过程定下了基调。第一节课的内容无非是绪论部分，大多老师可能会对本课程的发展、地位等娓娓道来，但是却不能引起学生的兴趣，笔者尝试提问式教学代替讲述式教学收到了良好的效果。比如在讲述动物细胞工程的研究领域时，笔者就在教学PPT中列出“多莉”羊、“人耳鼠”、“试管婴儿”、发光猫等图片尝试让学生对位入座，以激起学生的兴趣。

3紧跟时代步伐，更新教学内容

目前细胞工程相关的教材有安利国版《细胞工程》（科学出版社）、杨吉成版《细胞工程》（化学工业出版社）、李志勇版《细胞工程》（高等教育出版社）、庞俊兰版《细胞工程》、叙永华版《动物细胞工程》等，笔者所用的参考教材是安利国版《细胞工程》。虽然相关教材众多，但生物技术发展日新月异，教材的更新速度根本无法赶上，因此，必须及时查阅相关文献或信息，传授学生最新的知识。比如讲解胚胎工程可引入人类早期胚胎的成功培养；讲到转基因动物可引入中南大学的“供体猪”；讲到干细胞可以引入“人工肾”等。

4以社会问题或社会需求为切入点传授理论知识

单纯理论的讲课效果，或者先理论讲解再到实际应用讲解的效果其实并不如从实际需求到理论讲解的效果好，因此笔者在讲解每个章节时尽量先引入社会问题或社会需求再来讲解理论知识，这样一来，学生课上的专注度明显提高，收到的讲课效果也非常好！比如在讲解细胞融合与单克隆抗体这章时，笔者就抛出杭州下沙企业期望与浙江高校合作解决的一些项目，其中就有不少抗体制备技术，这即刻引起学生的关注；比如在讲解干细胞这章节时，引入“儿子严重烧伤父亲拒用麻药割皮救子”的新闻事件，让学生重视干细胞研究的重要性；在讲解胚胎工程时，引入广州“代孕事件”。

5合理利用多媒体技术

动物细胞工程是一门综合性很高的课程，传统的“粉笔+板书（或PPT）”的方式已经难以满足新形势下对这门课程教学的要求。现代教育技术在高等院校中已得到普及应用，通过多媒体技术，我们可以给学生展示除课本外更多的图片和视频信息，甚至可以直接在上课时在网上搜索相关信息给学生看。这些多媒体技术的应用在提高学生学习兴趣的同时，可以发散学生思维，不但可以补充书本内容，也可以提高学生对书本内容的学习效果。比如在讲解实验室的安全性时，可引入电影《生化危机》片段；在讲解细胞融合时，可引入《杂交》这部电影；在讲解胚胎工程时，可辅以3D动画演示婴儿从受孕到诞生全过程；讲干细胞可引入“八戒的肝救活孙猴子”的新闻。每次课讲授时适当适量适时地引入一些多媒体图片、视频或动画信息，可以在上课之初即刻吊起学生对即将要学的知识的胃口，也可以在课中学生注意力不集中时再次把他们的注意力拉回来，多媒体图片或视频可以说是调动学生学习兴趣的一把利剑。但是这把利剑不能过度应用，否则就主次不分，学生把握不住重点，效果就会适得其反。

6在讨论中实践实验

笔者所授的动物细胞工程有8个学时实验，实验内容为细胞培养的基本过程，基本为验证性实验，但这并不妨碍学生对知识的学习，这主要在于讨论式学习的引入。实验课之前，笔者在课堂上放映培养基过滤操作视频、细胞原代培养操作视频、小鼠心肌细胞培养操作视频等，让学生思考视频中实验人员的操作规范问题，让学生知道实验操作中的注意事项及其对实验结果的影响。在实验课中，引导学生对比实验前后结果，得出自己的结论，比如在做细胞培养基过滤实验时，教学生用倒置显微镜观察未过滤培养基的受污染情况，判断污染微生物的类型，从而让他们知道正确过滤的重要性以及如何处理受污染的培养基。

细胞生物相容性篇2

关键词：医学细胞生物学;教学;实践

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）42-0100-03

医学细胞生物学是从细胞整体、显微、亚显微和分子水平等多个层次，来研究细胞结构及功能的学科[1]，其理论及技术已经渗透到基础和临床医学的各个方面，是当前医学生物研究最活跃的前沿地带。作为高等医学院校重要的必修课，它起到承上启下的作用。

如何通过教学内容和组织形式的优化整合，来提高教学质量，让学生在掌握基础理论的情况下，形成系统的全局观，提高知识迁移能力和实践综合能力，培养良好的科学素养，成为高校医学细胞生物学教改的重要内容之一。为此本文结合实践教学过程，谈谈在教学中的一些心得体会。

一、精选教学内容

精选教学内容包括教学中教材的选择组合、教学内容的优化和更新[2]。

细胞生物学是生命科学的基础学科，内容涉及许多相关领域，如生物化学、遗传学、分子生物学、组织胚胎学、生理学、病理学等[2]。因此现行医学细胞生物学教材普遍篇幅较大、知识覆盖面很广，以人民卫生出版社陈誉华主编的《医学细胞生物学》为例，分为细胞生物学概论、细胞结构和功能、细胞的社会学、细胞基本生命活动、细胞工程五个部分，共17个章节。而目前临床专业的细胞生物学的理论学时安排为40学时，如果授课时每章面面俱到，不但与后继学科内容重复，而且学生势必觉得内容繁杂，重点不突出。因此在有限的学时内，如何对教学内容进行合理取舍，如何将条理清晰、重难点分明、容量较大的知识点系统地传递给学生，是应该首先进行思考的。

在教学实践中，首先在教材选用上，进行主教材和辅助教材的结合使用。主教材采用科学出版社杨抚华主编的《医学细胞生物学》。其最大特点在于线条清晰、内容浓缩、重点突出、框架分明。对于刚从中学进入大学的学生来说，这种风格让其容易很快掌握所学知识点的整体框架和相互关系，不会陷入过多繁冗的细节之中而迷惑。辅助教材采用人民卫生出版社陈誉华主编的《医学细胞生物学》。其优点在于各个知识点讲解得透彻详实，知识面辐射广，案例较多。在授课上，以主教材拉章节线条和框架，在对重要知识点扩展时，让学生参阅辅助教材的相关内容，进行知识拓展和迁移。让其在学习中慢慢地参悟自我学习的思维方式，学会如何有效学习。

其次，优化和更新教学内容。备课时，查阅下游课程，如生物化学、分子生物学、组织胚胎学、生理学、病理生理学，了解细胞生物学与它们的衔接、渗透、重复部分，做好对后继课程的铺垫作用。对重复的内容要淡化或舍去，对延伸的内容要讲透。比如细胞膜与物质转运这部分，离子泵内容涉及到生理、病理、药理的一些知识点，因此这一部分必须讲透讲深，结合案例进行分析。比如核糖体章节中的蛋白质合成过程的内容，在生物化学课程中，会深入学习，因此在这里只需要简单地介绍核糖体的结构和功能，其余设为学生自学内容[1]。再如信号转导部分，这部分新名词较多，转导路线繁杂，内容有一定难度。虽然在生物化学中将详细学习，但由于该内容会影响学生对后继课程如生理学、药理学等知识点的理解，因此在细胞生物学教学中，应该抓主线轻细节，让学生建立一个受体、配体、信使、细胞信号转导特点和路线的宏观整体印象即可。此外，对于教材内容要及时更新，将各个章节的一些最新动态、前沿专题引入。

二、优化教学方法和形式

（一）重视案例引入，增强学生学习兴趣，加强基础学科的学习[1]

由于授课的学生将来都要进入临床，他们关注的重点常为所学的知识是否有利于未来的临床工作。因此，经常会有初学者问我，学习细胞膜、细胞器这些内容，到底和今后的临床或者科研工作有多大关系？

因此在绪论部分，重点介绍了细胞生物学的发展沿革，特别是近年来的前沿领域和重大发现，同时特别介绍了在医学领域的应用实例。如2001年以来的生理或医学诺贝尔奖、化学奖的获奖内容，包括2001年生理或医学奖“发现细胞周期调控的分子机制”、2002年生理或医学奖“器官发育的遗传基础和细胞的程序性死亡”、2003年化学奖“细胞膜水通道、离子通道结构”、2007年生理或医学奖“胚胎干细胞、基因敲除技术”等，通过这些对生物医学发展具有深远意义奖项的介绍，让学生切实地感受到细胞生物学一直活跃在科学研究与应用的前沿，并非只是过时、毫无价值的基础理论，从而增强学生的好奇心和学习兴趣。

其次，在理论教学中，设立细胞生物学的研究技术和方法这一章节，而此部分是很多院校细胞教学中的删除内容。在教学实践中发现，学生对教材中各种细胞与亚细胞结构图的来源，以及细胞组分的分离与培养过程，好奇而充满兴趣。生物学本来就是一个实践性学科，任何数据的产生，都以实验为基础，因此在有限的课时内，以案例引入的方式简要介绍常规研究技术和方法。其重点集中在以显微镜介绍为主的细胞形态研究技术、细胞的分离与培养、细胞组分和亚组分的分离、测定技术。让学生对细胞的研究过程有一个系统、整体的了解，有利于对后续理论教学和实验操作步骤的理解。

再次，在教学中加强病案的分析。医学细胞生物学与临床密切相关。在教学中，分章节讲述后进行相关的病案分析，将增强学生的兴趣，加大与所学专业的联系。比如在细胞膜与物质的跨膜运输中，引入家族性高胆固醇血症的介绍，让学生对膜受体的作用有深刻的认识。在讲授内膜系统中的溶酶体时，以“矽肺”和“痛风”为例进行讲解。引发学生探究发病机制，加深对溶酶体的认识和理解。在细胞周期的讲解中，将与细胞周期有关的肿瘤治疗策略贯穿其中，举例讲述肿瘤细胞的化疗药物作用机制和使用原则，加深学生对细胞周期运行机制的理解。

（二）加强多媒体辅助教学

细胞生物学的研究对象（如细胞及细胞器结构，各种生理过程）多集中于细胞的微观水平，学生理解起来较为抽象和枯燥。因此在医学细胞生物学的教学中应强调图形、动画、文字的三结合。如膜转运蛋白介导的跨膜运输中，学生很容易混淆离子通道和离子泵这两种运输的原理。在讲解中应对比图形并引入动画，将两者差异变得直观可辨，一目了然。在细胞连接中，涌现出许多关于连接的新名词，如紧密连接、锚定连接、通讯连接、桥粒、半桥粒等等，光从语句上辨析，容易混淆。通过细胞连接总图的展现，各个连接类型的区别及其功能便清楚可辨，让学生在脑海中建立一个立体完整的细胞连接通讯网络。又如细胞微丝和微管的装配，很多学生无法通过文字在脑海中呈现出“踏车行为”这种动态的组装过程，一个几秒的动画，能让学生获取直观的印象。细胞信号转导的动画演示，能强化转导线路中的每个传输节点，能形象展示信号传递中蛋白修饰或结构的改变，以及之后信号级联放大的生物事件，让学生从冗长枯燥的文字表述中脱离出来，得到一个完整的印象。因此，在一些不易区分、不易理解的微观水平的分子事件的教学上，加大图形和动画的使用频率，通过动画图形之间的对比，区分相似事件，建立动态的概念，形成相互联系的全局观，促进学生进一步理解生命活动的本质规律[3，4]。

（三）适当应用PBL教学方法

以问题为中心，培养学生分析解决问题的能力，养成终生自我学习的能力，是PBL教学法的特点[6]。在医学细胞学教学中，适当穿插PBL教学法。如细胞骨架中的阿尔茨海默病的病因、诊断、治疗的讨论。在内膜系统教学中，在讲述内质网和高尔基复合体的功能及相互动态关系时，以“胰岛素如何合成、分泌”为中心问题，引导学生提出“胰岛素如何翻译合成”、“如何加工修饰”、“如何分泌出细胞”这三个问题，从而具体到“这个过程和哪些细胞器有关”、“每个细胞器扮演的什么角色”这些细节问题。通过讨论这些细节问题，最终完成对中心问题的学习[7]。

三、加强实验教学中学生的科学素质的培养

在实验教学中应根据不同时期学生的特点，循序渐进地展开教学。对于刚进大学的学生来说，医学细胞生物学实验是第一门与动物相关的实验课程，学生对仪器、动物充满好奇感，容易忽略对知识点的关注和理解。在初期实验教学上，应加强学生对实验的基本认识和基本操作能力的培养。将预实验所拍摄的照片及录像穿插在课件中，在操作关键点上进行讲解，将学生的兴奋点引入到所学的知识中。在中期实验教学上，应着重培养学生主动学习的能力，强调实验的逻辑性和严密性。以提问的方式，让学生通过预习了解使用药品和操作步骤的目的性，得出实验的流程图。在实验过程中，提倡能够丢开书本，按流程图，有逻辑地进行独立操作，使学生了解细胞生物学拥有一个系列性、完整性较强的实验体系，并非依葫芦画瓢的简单模仿就能做好实验。此外，还应加强实验课堂最后10分钟的实验小结，让学生分组讲述实验的心得体会，并由老师进行点评，增强学生的学习积极性和协助精神，培养学生的知识迁移能力和创新能力[2，8]。

教学中还应有意识地培养学生的实验习惯和心态，对于部分有专业兴趣倾向和喜爱科研的学生，可开放实验室，让其根据相关的课题进行实践，过程中采用方式多种多样，包括查文献、写综述、写实验方案、实验小结、注意事项，培养学生的科学思维，提高其实验综合能力。

综上所述，通过细胞生物学的教学内容及形式方法的初步探索，在一定程度上能加强学生对理论知识的理解，提高知识迁移能力和实践综合能力，培养一定的科学素养。

参考文献：

[1]郭慧芳，肖桂芝，刘朝晖.多元化教学方法在医学细胞生物学教学中的应用[J].承德医学院学报，2012，29（3）.

[2]张锦宏.曾军等，医学院校临床专业医学细胞生物学的教学实践与探索[J].西北医学教育，2012，20（4）.

[3]王艳杰，孙阳等.“多元化”整合与优化教学模式在医学细胞生物学教学中的初步实践及应用[J].中国中医药现代远程教育，2011，13（9）.

[4]李玲.秦军等.浅谈多媒体技术在医学细胞生物学教学中的应用[J].西北医学教育，2012，20（6）.

[5]杨飞.向光盛等，细胞生物学事件主导的医学细胞生物学教学探讨[J].基础医学教育，2013，15（2）.

[6]李正荣.朱栋梁等，启发式教学模式在医学细胞生物学教学中的探索[J].基础医学教育，2013，15（5）.

[7]方瑾.于敏等.构建多元化的细胞生物学PBL教学模式[J].中国细胞生物学学报，2013，35（1）.

细胞生物相容性篇3

细胞生物学是细胞学与分子生物学交汇的领域，从细胞整体水平、亚显微结构水平和分子水平来研究细胞结构及其生命活动规律的学科。医学细胞生物学是以细胞生物学和分子生物学为基础，探索研究人体细胞发生、发展、成长、衰老和死亡的生命活动规律以及发病机理和防治的学科，是生命科学的四大前沿学科之一，也是高等医学院校重要的基础课程之一［1］。近年来，随着分子生物学技术和生物信息学的发展和应用，对细胞生物学的认识逐渐深入，细胞生物学的新理论、新技术被越来越多地渗透到临床医学各学科中。如何在有限的学时内，让学生完整、系统地掌握细胞生物学基础知识的同时，及时了解细胞生物学的最新进展及在临床医学中的应用，培养学生的思维能力，已成为新形势下细胞生物学教学改革的一个重要内容。为了调动学生学习的主观能动性，提高细胞生物学的教学质量，本文对十几年的教学实践和经验教训进行了总结。

1教学内容

1．1精选教材医学细胞生物学教材有多种版本，各有特色。经过反复比较，选定了罗深秋主编，科学出版社出版的《医学细胞生物学》作为教材。这本教材由国内多位知名学者编著，与其他同类教材相比，全书体系新颖，内容完整，反映了学科的最新发展趋势。这本教材的最大特色是使用了大量的彩色插图，色彩鲜艳、形象生动，吸引学生的注意力，能够更好的理解所讲述的内容。

1．2精选教学内容目前细胞生物学理论课教学中，有两个问题比较突出：一是学时少，内容多。罗深秋主编的《医学细胞生物学》一共有16个章节，考虑到临床专业的理论学时安排（30学时），将这些章节都详细介绍是不现实的。如果要面面俱到，那只能是每个章节的内容都“蜻蜓点水”，使学生抓不到重点。二是教学内容与很多学科的内容相互联系、相互渗透，涉及到组织胚胎学、生理学、生物化学、遗传学、分子生物学等学科。为了使本学科与其它课程的知识紧密衔接而又避免不必要的重复，在有限的教学时数内将大量的知识传授给学生，合理取舍教学内容，制定切实可行的教学方案，是圆满完成该门课程的前提［2］。针对上述问题，在教学内容的选择上，把握两个原则。第一，侧重医学生所需要的必备知识。因为教学对象是临床专业的学生，他们在今后的工作中，主要涉及的是动物细胞的知识，因此讲授的细胞生物学内容应有别于综合性大学。如进行细胞器的讲解，对只存在于植物细胞的细胞器叶绿体等就不做介绍。而对与医学关系密切，并且是学科热点的内容如细胞膜与疾病的关系、内膜系统与疾病方面的内容等则可进行扩展，以拓宽学生的知识面；第二，淡化与其它学科重复的内容。如蛋白质的生物合成是细胞生物学的内容，同时也是生物化学课程中的重要内容。因此在讲授该章节时，着重介绍核糖体的四个重要部位及其功能，而对具体的蛋白质合成过程的内容则让学生自学，以减少相近学科间内容的重复。此外，如细胞信号转导的内容，由于分子生物学课程中要详细讲述，因此在医学细胞生物学课程中就不作讲授，让学生自学。

2教学模式

2．1启发式教学法启发式教学是教师在教学过程中充分调动学生的积极性，激发学生学习的兴趣和爱好，启迪学生的创造性思维，培养高素质创新人才。在上课过程中，我们通常提出问题，引导学生思考。如在讲小分子物质的穿膜运输时，容易把被动运输几种运输方式的特点混淆。因此，在教学过程中把膜脂的双层分子结构比喻为一条河流，让学生想象一下过河的方法就容易引导出这几种运输方法的特点。如果是直接游过去的，就属于简单扩散，因为这种方法不需要借助膜转运蛋白而直接通过细胞膜的脂双分子层；如果是从一座桥上走过，就属于离子通道介导的协助扩散，因为桥就象细胞膜上的一个通道，使离子能够通过通道通过细胞膜；如果是坐船过去，就属于载体蛋白介导的协助扩散，因为这需要小分子物质和载体蛋白的结合。通过这种方法，使学生能够清楚掌握被动运输的几种类型和相对应的特点。

2．2联想法由于医学细胞生物学所学习的内容绝大多数非常抽象，比较枯燥，容易使学生失去学习的兴趣。因此要以日常生活中所接触到的例子为例，进行形象生动的讲解，引起学生的兴趣。如讲线粒体前体蛋白的转动机制时，把转运的第一步前体蛋白的去折叠以卷发和直发的例子来引导学生来理解。线粒体前体蛋白在细胞质基质中由于折叠盘曲而体积大，但线粒体膜上由通道蛋白形成的通道又比较窄，使前体蛋白不能通过通道。因此把前体蛋白比喻为卷发，要把它拉直，才能通过线粒体膜。卷发拉成直发，需要工具和电。在细胞中把前体蛋白拉直的工具是细胞质中的热休克蛋白70，所需的能量是ATP。这样就使学生容易理解。此外，在讲胆固醇调节膜的流动性和增强膜的稳定性作用时，一般学生很难理解，觉得这两者之间有点矛盾。不过以“一片荷叶”的例子来解决这个问题。很多山区由于没有自来水，经常要拿水桶来挑水。不过由于路上颠簸，经常一桶水最后只剩下半桶水。所以山区人民就想了一个办法，在水桶里放一片荷叶，调节了水的流动，增加了稳定，使水不容易晃出来。通过这个例子就比较容易理解了胆固醇的作用。

2．3病例教学法兴趣是最好的老师。在教学中把临床问题和相关的知识点结合起来，不仅使学生由被动接受书本知识转变为主动探索、解决问题，而且又巩固了知识点。目前高等医学类院校的医学教育均由基础医学、临床医学和临床实习三部分组成，学生在基础课程学习期间基本与临床脱节，大大降低了学生的学习积极性，影响了教学效果。病例教学法就是充分利用临床专业的学生对临床知识的渴望，在基础教学的同时教师适当结合临床实际提出问题，让他们学会应用“细胞生物学”的知识对临床问题进行分析，提高学习的兴趣。如在讲膜受体异常和疾病时，就可以将疾病和前面所学的细胞膜相关的知识点结合起来。高胆固醇血症是由于细胞膜表面低密度脂蛋白受体（LowDensityLipopro－teinReceptor，LDLR）异常导致的疾病。在正常的细胞中，血浆中的低密度脂蛋白（LowDensityLipopro－tein，LDL）颗粒与细胞膜上的LDLR结合，经受体介导的胞吞作用进入细胞内，被溶酶体降解释放出游离胆固醇。游离胆固醇能反馈抑制细胞内的胆固醇的合成，从而维持胆固醇的平衡。患者由于LDLR缺陷，使得血浆中的LDL不能进入细胞，一方面使胆固醇在血液中积累，另一方面由于进入细胞中的胆固醇减少，反馈抑制减弱，使细胞大量合成胆固醇，导致胆固醇进入血浆。这两方面的双重作用使大量的胆固醇在某些组织中沉积形成黄色瘤，如在心血管中沉积就会使患者出现冠心病。在这个例子中，不仅巩固了学生前面所学的受体介导的胞吞作用的内容，而且还使学生了解这个疾病的发病机制。此外，在讲溶酶体膜异常与疾病时，以矽肺这个例子来复习溶酶体的相关知识。矽肺是一种职业病，在水泥厂、金刚石加工厂、矿山开采等职业中容易发生。其发病机制主要是由于肺组织中的巨噬细胞通过胞吞作用中的吞噬作用吞噬矽尘颗粒，形成有细胞膜包裹的异体吞噬体。异体吞噬体再与初级溶酶体结合形成异噬性溶酶体。由于溶酶体是酸性环境，而矽尘颗粒的主要成分是二氧化硅，这样就形成硅酸分子。硅酸使溶酶体膜的结构变化而破裂，使大量的酸性水解酶和硅酸流入细胞质，引起巨噬细胞的自溶。由死亡细胞释放的二氧化硅被正常的巨噬细胞吞噬后，将重复同样的过程。巨噬细胞的不断死亡会诱导成纤维细胞的增生并分泌大量的胶原物质，使吞入二氧化硅的部位出现胶原纤维结节，导致肺的弹性下降，形成矽肺。在这个例子中，不仅复习了溶酶体的各种类型和溶酶体的细胞内消化功能，而且还把前面所学的大分子物质的胞吞作用和溶酶体有机的结合在一起。

细胞生物相容性篇4

[关键词]电纺技术；聚己内酯；生物相容性

[中图分类号]R783.1[文献标识码]A[文章编号]1008－6455(2007)05－0603－04

聚己内酯(Polycaprolactone，PCL)是由ε－己内酯开环聚合所得到的线性脂肪族聚酯，具有良好的热稳定性、生物降解性、力学性能、药物通过性和生物相容性，其降解产物对人体无毒。目前该材料已经获得美国FDA的批准，广泛应用于骨折固定材料、手术缝线、医用敷料、药物控释材料和组织工程支架材料等领域。电纺技术是一种利用聚合物溶液或熔体存强电场作用下形成喷射流获取超细长纤维的新型工艺。目前已有近百种聚合物成功地通过这一技术获取了超细纤维并被陆续心用于膜技术、增强材料、纺织品、光学传感器、医药释放体系和组织工程等诸多领域，引起了人们的广泛关注。本研究采用电纺技术制备聚己内酯纳米纤维，并对其形态结构和生物相容性进行了研究，初步论证了其作为组织工程支架材料的潜力。

1材料和方法

1.1材料：聚己内酯(PCL，美国Sigma公司，Mn＝80000)，二甲基甲酰胺(DMF，西安化学试剂公司，AR)，氯仿(DMF，西安化学试剂公司，AR)，BGG40/2高压直流电源(北京机电研究所0－30KV)，JSM－6700F型扫描电镜(日本JEOL公司)，BX41型光学显微镜(日本Olympus公司)，MPS－UV260型紫外分光光度仪(日本岛津公司)，酶联免疫检测仪(美国Bio－Tek公司)，DMEM培养液(美国GibcoBRL公司)，胎牛血清(浙江金华清湖犊牛利用研究所)，胰蛋白酶(上海浦东生化试剂厂)，MTT(美国Sigma公司)，Image－ProPlus5．02图像分析软件(美国MediaCybernetics公司)。6月龄新两兰大耳白兔，1只，雄性，体重1.5kg(第四军医大学实验动物中心)；昆明成年小白鼠，16只，体重18～22g(第四军医大学实验动物中心)；60～70天金黄色地鼠，10只，体重140～160g(西安交通大学动物实验中心)。小鼠结缔组织成纤维细胞L－929细胞株(第四军医大学口腔生物实验室)。

1.2方法

1.2.1PCL电纺纤维的制备与表面形貌表征：以氯仿／DMF(体积比2:1)的混合溶液为溶剂，配制浓度为8％的PCL溶液。将纺丝液加入一个安装有8号不锈钢注射针头的自制玻璃加样管，针头与的正极相连，针头亦即喷丝口下方安装一个接地的铜板，上覆铝箔作为纤维的接收屏。在喷丝口和接受屏之间形成一个高压电场，从喷丝口流出的纺丝液在电场力的作用下以高速不规则的螺旋轨迹运行，并被拉伸成为超细纤维沉积到接受屏上，在这个过程中溶剂挥发，纺丝细流固化。在外加电压10kV，接收距离12cm，溶液流量3ml/h的条件下最终的获得直径为亚微米级甚至纳米级的纵横交错的无纺纤维毡，置丁干燥器中干燥保存。纤维样品经真空蒸镀仪喷金，导电胶固定，以冷场发射扫描电子显微镜JSM－6700F观测纤维表面的形貌表征，电子加速率为5kV。采用Image－ProPlus5.02测定电镜照片中的纤维直径。

1.2.2溶血试验：将PCL电纺纤维切割为50mm×3mm条状放入无菌试管，完全浸没于20mlDMEM培养液中，置于37℃培养箱中72h，获得浸提液。心脏穿刺抽取新西兰大耳白兔血10ml，立即加入20g/L的草酸钾0.5ml，抗凝，取8ml兔血加入10ml生理盐水中稀释备用。实验分为3组，每组平行3份试样。阴性对照组：0.2ml稀释兔血加入10ml生理盐水；阳性对照组：0.2ml稀释兔血加入10ml双蒸水；PCL电纺纤维组：0.2ml稀释兔血加入10ml浸提液。37℃水浴60min，离心，取上清。在MPS－UV260型紫外分光光度仪上测A540nm值。溶血率计算公式为：溶血率(％)＝(实验组光吸收度－阴性对照光吸收度)／(阳性对照光吸收度－阴性对照光吸收度)×100％。溶血率大于5％，则预示阳性结果。

1.2.3短期全身毒性试验：将PCL电纺纤维研磨粉碎后高温高压消毒，无菌条件下配制成100g/L生理盐水混悬液，使用前37℃下保持1h。选用昆明小鼠随机分配为PCL电纺纤维实验组和阴性对照组，每组各8只。实验组采用胃内针给药，1g/kg。对照组给以等量的生理盐水。连续给药7天，停药后继续观察7天。每日检查动物的临床中毒体征，并予以记录。停药7天后，采用颈椎脱臼法将动物处死。取动物心、肝和肾，置于多聚甲醛固定液中，常规HE染色后BX41型光学显微镜下观察。

1.2.4口腔粘膜刺激试验：金黄色地鼠腹腔注射10g/L的戊巴比妥钠麻醉动物，消毒，铺巾。用医用缝合线将与试样穿颊粘膜缝合固定到颊囊粘膜上，每只固定经消毒备用的2个试样，左侧为实验组PCL电纺纤维试件，右侧为作为阴性对照的牙胶圆片。术后每日观察粘膜组织反应及试样在位情况，即试片周围有无充血、糜烂、肿胀等。术后14天处死动物，取与材料接触的颊囊部全层组织，HE染色，BX41型光学显微镜进行观察。

1.2.5细胞毒性试验：按照CB/T16886.5－2003《医疗器械生物学评价》体外细胞学毒性试验的试验方法进行。选择L－929细胞为受试细胞株，实验前用PBS新鲜配制MTT溶液，微孔滤器过滤除菌，4℃保存。取对数生长期的细胞系，常规胰酶消化后制备成单个细胞悬液，调整细胞密度为1×106L，接种细胞于96孔培养板(100ul／孔，n＝5)置于5ml/LCO2，37℃培养箱中，在饱和湿度条件下培养48h。然后将浸提液加入各实验组(150ul／孔)。阴性对照为DMEM培养基，阳性对照为1ml/L苯酚，常规培养。培养12h，24h和48h后酶联免疫检测仪测定A570nm，值，并计算出各组的A570nm均值及细胞增殖百分率(P％)。P％＝各浓度组A570nm均值／阴性对照组

A570nm均值×100％。按照CB/T16886.5－2003标准，P％可分为6级：＞100％为0级；75％～100％为I级；50％～74％为II级；30％～49％为III级；15％～29％为Ⅳ级；0～14％为v级。只有细胞毒性为I级或0级的牛物材料才能用于体内实验。

2实验结果

2.1PCL电纺纤维形貌扫描电镜观察：5000倍扫描电镜下可见PCL电纺纤维呈相互交联的多孔网状无纺结构，纤维交错相叠、光滑均，没有明显的珠状膨大结构或者纤维粘并现象。根据所采集的图像用Image－ProPlus软件测量出电纺纤维的直径变化范围为153～612nm，平均值为285nm。

2.2溶血试验结果：各测试组光吸收度测定值见表1，以每组测定值的平均数计算溶血程度，溶血程度为1.40％，小于5％，即PCL电纺纤维无溶血反应。

2.3短期全身毒性试验：所有小鼠胃内灌入混悬液后动物在2周内般情况良好，活动、进食情况正常，体质量无下降，无步态不稳、惊厥、瘫痪、呼吸困难等不良反应，无死亡。各组小鼠心、肾、肝的组织切片均未见细胞变性、坏死等病理变化，实验组与对照组无差异。

2.4口腔粘膜刺激试验：各组金黄色地鼠进食、饮水正常，毛发光泽度佳，反应灵活。肉眼观察，材料接触处口腔粘膜表面未见明显充血、肿胀、糜烂或溃疡。组织切片观察，阴性对照组，颊粘膜粘膜上皮排列整齐，细胞形态正常，较少量炎性细胞浸润，粘膜下结缔组织中有少量血管扩张和充血。PCL电纺纤维实验组颊粘膜各层细胞排列整齐，较少量炎性细胞浸润，粘膜下结缔组织中有少量血管扩张和充血。实验组与阴性对照组的组织学观察结果相似，均未见明显异常反应。细胞毒性分级见表2。倒置相差显微镜观察阳性对照组，正常细胞形态消失，核固缩或溶解，而实验组细胞形态良好，细胞折光性强，与阴性对照组相似，并可见多个分裂相细胞，表明细胞生长旺盛。细胞毒性测试为0级，说明PCL电纺纤维对L－929细胞无抑制作用。

3讨论

电纺技术的原理为：强电场作用下聚合物溶液或熔体克服表面张力在纺丝喷头毛细管尖端形成射流，当电场强度足够高时，在静电斥力、Coulomb和表面张力的共同作用下，聚合物射流沿不稳定的螺旋轨迹弯曲运动，在几十毫秒内被牵伸千万倍，随溶剂挥发，射流固化形成亚微米至纳米级超细纤维。利用电纺技术制备组织工程支架材料的优势在于：能够制备出比表面积大、孔径小、孔隙率高、纤维均一生好，直径与细胞外基质内胶原纤维相近的连续超细纤维(50～500nm)，从而最大程度的模仿细胞外基质天然结构；制备方法简单快捷，支架材料可以是单一的聚合物，也可以是多种聚合物的复合体，并可以在支架中引人无机粒子(如羟基磷灰石等)、生长因子甚至活细胞等：通过选择适当的材料和加工参数，能够调控所制备支架材料的孔隙率、厚度、三维结构、降解率和力学性能：利用同轴电纺技术能够将生物活性分子加入到聚合物支架中，活性因子的有效释放提供了理想平台。实验中获得的PCL电纺纤维大体外观为白色膜状结构，SEM观察显示纤维外观光滑，直径均一，纤维直径153～612nm，为纳米级多孔无纺纤维，其相瓦交错的多孔结构与天然细胞外基质的胶原纤维结构近似，这种结构有利于细胞的粘附和生长，在组织工程支架和医用敷料等方面有一定的应用前景。

种子细胞与支架材料是组织工程的两个核心因素。组织再牛的生物学特性要求支架材料不但要具备促进细胞粘附、分化和表型表达的三维结构，而且还要为组织再生提供一定的力学支撑，植入体内后具备良好的免疫原性，不发生急、慢性免疫排斥反应及近、远期毒性反应等。而良好的生物相容性，是理想支架材料的首要条件。生物相容性是指生命体组织对非活性材料产生反应的性能。一般是指材料与宿主之间的相容性，包括组织相容性和血液相容性。对生物材料相容性评价方法较多，国际标准化组织公布的医疗器械生物学评价试验指南(ISO标准，1997)中基本评价的生物学试验包括细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应、全身急性毒性、亚慢性亚急性毒性、遗传毒性、植入、血液相容性等。本课题选择了溶血实验、短期全身毒性实验、口腔粘膜刺激实验和细胞毒性试验这四种较为常见的生物学试验方法。试验结果显示PCL电纺纤维不引起溶血反应，不干扰细胞功能，对口腔粘膜显示无刺激性，无短期毒性作用，具有可靠的生物安全性，是一种具有良好生物相容性的材料，具有进一步应用于组织工程支架材料研究的前景。

细胞生物相容性篇5

1概述

脂肪组织工程旨在把获得的种子细胞种植在三维结构支架材料上，在合适的微环境及细胞因子的作用下，发育为成熟的脂肪组织。支架材料作为人工细胞外基质，为种子细胞提供了适合其迁移、粘附、生长、繁殖的生物学空间，促进合成新的细胞外基质成分，支持新陈代谢[1]。前脂肪细胞只有贴附于合适的支架上，才能进行分化、增殖。支架材料和人体组织直接接触，所以对其生物学特性和理化性质有较高的要求。理想的用于脂肪组织工程的支架材料应具备的条件为：①足够的机械强度和柔韧性；②良好的生物相容性；③生物活性和生物降解性；④具有适合的三维空间多孔结构；⑤能提供明确的生物学上的刺激因素，促进血管形成；⑥具有可加工性、可消毒性及抗凝血性；⑦来源充足，易于重复制作、加工成型。

2支架材料来源

目前，用于构建脂肪组织工程的支架材料包括天然和人工合成材料。常用的天然高分子生物材料主要分为多糖类和蛋白质类两大类，包括壳聚糖、藻朊酸盐、胶原蛋白、丝素蛋白、透明质酸及其衍生物等，这类材料自身包含的生物信息能够刺激细胞产生或维持各种功能，所含的一些天然结构有利于细胞的附着或保持分化，而且它们具有良好的生物相容性和化学多样性，可以促进细胞间的相互作用，降解过程受细胞控制[2]。但这类材料在大规模生产过程中，会出现质量难以控制、性能变化与结构变化不成比例等，而且来源有限，价格较为昂贵，使其应用受到一定程度限制[3]。在临床应用中，为了尽可能降低机体产生免疫反应的可能性，确保支架长期稳定，天然材料通常要在应用前进行一些预处理。人工合成材料包括PGA，PLA，PLGA，PEGDA（聚乙二醇二丙烯酸酯）等，机械性能良好，设计制造过程中能对材料的许多性能进行控制，易加工成不同的形状，可以被制作成凝胶、海绵、纤维网织物和纳米纤维[4]，被广泛用作生物材料。

3构建组织工程脂肪支架材料

3.1胶原蛋白：胶原蛋白是一种由三条肽链组成的纤维状蛋白质，广泛存在于细胞外基质和结缔组织中，是目前组织工程研究中最常用的天然生物材料。胶原蛋白有着良好的机械性能及生物相容性，可被胶原蛋白酶和基质金属酶生物降解[5]，免疫原性较低，细胞对其适应性强，可承载多种细胞，具有三维多孔结构，能释放生物活性因子，可促进细胞增殖和分化，促进脂肪组织形成，可塑性良好，制备方便，是一种较理想的脂肪组织工程支架材料。胶原蛋白以I、Ⅱ、Ⅲ型最为多见，其中I型胶原由于性能优良且含量丰富，已被广泛用于构建组织工程人工皮肤。I型胶原凝胶支架具有半固体、半液态的特点，能够相对容易地实现细胞的均匀分布，而且能够通过物理性捕获效应将大量细胞限制于其中，同时解决了细胞与材料的复合问题及接种过程中细胞的丢失问题[6]。Ⅰ型胶原海绵孔隙率较高，具有较大的空间和比表面积，可以为脂肪干细胞的生长和增殖提供更为广阔的空间，孔径较适合细胞粘附生长，对脂肪干细胞的吸附率较高。将人成纤维细胞接种在天然胶原蛋白材料上，发现细胞可以在胶原海绵支架周围粘附、生长、增殖分化，随着培养时间的延长细胞长入孔隙内，分泌细胞外基质，细胞连接成片，表明这种材料对细胞有粘附作用[7]。大量研究表明胶原海绵可以支持多种细胞来源的脂肪组织生成[8]，将人及兔脂肪干细胞在Ⅰ型胶原蛋白支架上进行体外培养，结果显示脂肪干细胞在支架上粘附、生长和增殖良好，表明I型胶原蛋白支架材料具有良好的细胞相容性和亲和力，有促进细胞粘附和诱导生长分化的作用。细胞-胶原蛋白复合物能形成有效的微环境网，提供丰富的血供，有利于新的脂肪组织的持续生成[9]。在体内，胶原蛋白能促进多数细胞生长、分化、增殖和代谢，支持粘附种植更多的细胞，积聚更大量的脂质。在胶原凝胶中添加短胶原纤维可以增强体内细胞的生存力和脂肪积聚。含有封装了成纤维细胞生长因子-2（FGF-2）明胶微球的胶原凝胶被证明在体内可以促进血管化的脂肪组织发育[10]。

在应用中，胶原蛋白降解产物可被细胞利用合成新的基质，不影响内环境pH值，而且可参与组织修复。另一方面，胶原蛋白降解速度过快——在体内4周后已完全降解，目前，解决这一问题的主要方法是通过干热、戊二醛或紫外辐照等方法交联，可以在调节降解速度的同时，提高其综合使用性能。此外，胶原蛋白价格较高。胶原材料由于独特的生物学特性，在烧伤、创伤、美容等领域研究中已取得了可喜成果，但作为组织工程载体材料的研究还处于起步阶段。

3.2丝素蛋白：丝素蛋白来源于天然蚕丝或蛛丝，是一种无生理活性的天然结构蛋白。结构上含有疏水区和亲水区，疏水区为高度保守的重复序列，亲水区由更复杂的序列构成[11]。丝素蛋白具有无可比拟的机械强度和柔韧性，力学性能较其他天然纤维更为优良；可被蛋白酶水解，降解速度缓慢，降解产物对周围组织有营养和修复作用；生物相容性优于传统的人工合成材料，可以支持细胞粘附、分化和组织形成[12]；免疫原性低，具有良好的透气性和透湿性，还能耐受较大范围的湿度和温度变化。可广泛应用于临床。在组织工程中，丝素蛋白已经被广泛应用于组织构建的支架材料。丝素蛋白三维多孔性支架材料能够支持干细胞的粘附、增殖以及在体内的分化。体外培养发现接种于丝素蛋白支架上的前脂肪细胞贴壁良好，生长增殖活跃，两周左右支架网眼充满前脂肪细胞，扫描电镜可见基质分泌。实验表明丝素蛋白对前脂肪细胞具有良好的吸附作用，并能维持前脂肪细胞的正常形态和功能。丝素蛋白用做支架材料时，无需再加工。此外，蚕丝来源丰富，价格便宜，处理简单，可以加工成多种形式的支架，并可通过遗传工程对其进行针对性改造以调节降解周期。对于组织工程应用，丝素蛋白已经被证明是一种多用途的生物材料，在构建工程化的脂肪组织中，可以成为前脂肪细胞体外培养的良好天然支架。

3.3透明质酸：透明质酸（Hyaluronicacid，HA）为大分子多糖，是细胞外基质的主要成分，并在多种生理活动中起重要作用，例如组织水化作用，营养物扩散和细胞分化等[13]。HA可以特异性地结合内源性受体，如CD44，RHAMM，ICAM-1，调节细胞迁移，生长和粘附，从而参与组织生长和改造。研究表明，人类前脂肪细胞可以成功地在HA基础支架上接种和培养。此外，接种于这种支架上的人脂肪母细胞在体内能充分分化成熟为脂肪细胞。由于结构疏松，含水及多孔性因而特别适于细胞的迁移及增殖，防止细胞在迁移到位及增殖够数之前过早地进行分化[3]。然而，高度亲水性导致了力学特性不佳，加之加工处理特性较差，严重制约了HA应用于组织工程学。为了规避这些缺陷，在保留HA生物活性的前提下，可以通过交联或偶联反应，对HA进行化学修饰，主要是针对部分葡醣醛酸的羧基的酯化修饰，从而可以获得一系列的衍生物（HYAFF）。不同的酯化程度可能引起不同的疏水度，孔隙尺寸的不同可能导致细胞粘附的差异性。其中，HA苯甲基酯（HYAFFR11）是一种近年来发展的半合成的可吸收材料，通过酯化修饰，增强了疏水性，延长了在机体内的存在时间，可以更好地抵抗透明质酸酶的作用。通过裸鼠模型业已证实，HYAFFR11海绵-人前脂肪细胞复合体在脂肪组织再生中非常有效，把人前脂肪细胞-HYAFFR11复合体移植于裸鼠体内3周后，细胞密度高于胶原复合体[14]。HYAFF有良好的生物降解速度，作为一种聚多糖，抗原性非常弱。体内外实验已经证实其对脂肪母细胞的增殖、分化有支持作用，且孔径为400μm的HYAFF支架最合适脂肪母细胞增殖分化。由于它良好的可加工性和生物相容性，已经被广泛用于生物医学领域。HA衍生材料三维多孔支架在脂肪组织工程研究中具有广阔的前景。

3.4脂肪族聚酯材料：聚乳酸（PLA）、聚羟基乙酸（PGA）、聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）为人工合成的脂肪族聚酯材料，具有良好的组织相容性、生物降解性及组织可吸收性，表面活性良好，是常用的细胞支架材料，被广泛应用于组织工程领域。PLA、PGA主要用于脂肪组织工程的三维网织物、支架和（或）移植物[15]。细胞种植于PGA支架上，可以容易地积聚脂质。PLA在体内首先降解为乳酸，最终生成二氧化碳和水。PGA分子的结构特点与PLA类似，但降解较快，降解产物-羟基乙酸可以通过三羧酸循环或以尿液等形式排出体外。PGA通过熔融纺丝可以获得高强度的PGA纤维，编织后可以得到用于组织工程的多孔支架。PGA纤维具有较高的强度和模量，但是较脆，可以通过与其他分子共聚的方法降低其脆性。目前主要将PGA与PLA聚合，或者用羟基乙酸和乳酸的单体共聚形成聚合物PLGA。有时也用胶原溶胀液进行包衣处理，以提高PLA或PGA作为支架时对细胞的粘附水平。LA和GA共聚后可以得到PLGA，LA和GA的比例不同，聚合物的降解速率不同。近年来发现PLGA多孔支架具有介导脂肪组织生成的能力。Patrick等[16]从SD或Lewis大鼠附睾脂肪垫中分离出前脂肪细胞，在PLGA支架上培养后，移植入大鼠背部，5周后可见分化的脂肪细胞。源于人和鼠的脂肪细胞，加入诸如bFGF等因子后种植在PLGA支架上，已经被证明可诱导血管形成。李春明等[17]将兔脂肪间充质干细胞接种在PLGA支架上，移植于兔背部肩胛骨两侧皮下，可见细胞逐渐扩展至支架孔隙中，随着支架的降解，新的脂肪组织形成明显，伴有少量的血管长入。前述体内外的研究表明PLGA支架能促进种子细胞的粘附、增殖和分化，可作为构建工程化脂肪组织的支架材料。PLA体内降解需要12周时间，PGA体内降解需要4周时间。可以通过改变其分子量、结晶度、乳酸和羟基乙酸的比例来控制其降解性，降解速度可以从几周到几年不等。降解后的酸性产物降低了局部的pH值，会影响组织和细胞的粘附和生长，或导致细胞中毒甚至死亡。而且此类材料太过脆硬，使得患者甚感不适，其来源主要靠进口，价格昂贵。目前仅有PLGA等少数几种此类材料被SFDA、FDA批准上市。

4其他支架材料

近年来，可承载脂肪干细胞的注射凝胶在脂肪组织工程中的前景引起了人们的高度关注[13]。对于脂肪组织工程的实际应用来说，挑战在于输送必需的脂肪形成因子，如：胰岛素、胰岛素样生长因子、地塞米松等来诱导脂肪形成，藻朊酸盐已被用作可注射的细胞载体[5]，这类材料可以按期望的外形进行填充，在相关生长因子的作用下可以增殖，移植时不需开放式外科手术[18]。纤维结合素是一种有胶原结合结构域的细胞外基质蛋白，生物相容性良好，通过与整合素相互作用在细胞识别与细胞吸附中发挥效应，并且通过影响内皮细胞迁移增加血管形成，使脂肪生成增加。但还没有被用来制作三维结构支架。其他已经被开发用于脂肪组织工程的人工合成材料，包括聚乙二醇（PEG）凝胶三维结构支架[19]、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯组成的网织物[15]等也初显应用前景。明胶海绵材料可生物降解，植入皮下后可被充分吸收，在脂肪组织工程中也展现出光明的前景。

5展望

近年来，由于纳米技术的发展，纳米材料也日益广泛应用于组织工程。由于脂肪组织对缺血、缺氧极其敏感，而一些细胞因子，如：VEGF，HGF等对移植物血管形成和血管新生有重要的始动和促进作用，把细胞因子包被在材料里，随着材料的降解，渐进式的释放，可以促进移植物的存活。因此，设想可以在三维支架上复合已包被了生长因子的纳米生物材料微珠。还可以对生物材料的表面进行化学修饰，支架材料亦可用细胞外基质成分进行包被，可以在多聚物支架表面掺入细胞粘附分子，使之更利于细胞粘附，增加其生物相容性。总之，临床上脂肪移植的需求与日俱增，加之材料科学的飞跃发展，会有更多、性能更卓越的生物材料用于脂肪组织工程。

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细胞生物相容性篇6

【关键词】高校专业课教材教学内容教材模式细胞生物学

【基金项目】本文系河南省高等教育教学改革研究省级研究项目（2012SJGLX134）和河南师范大学教学研究基金重点项目（521751）的研究成果。

【中图分类号】Q2【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2012）10-0175-02

一、高校专业课教学的现状

提高教学质量是教育的根本目的，课程是教学的最根本依据和最基本的知识源泉和表达形式[1]。细胞生物学是生命科学领域的基础和前沿学科，是从不同层次上（包括细胞整体、显微、亚显微和分子等层次）研究细胞结构、功能及基本生命活动规律的学科。细胞生物学是当今生命科学发展最为迅速的学科之一，学科的活跃发展为教学提供了日益丰富的内容。但是在高校课程改革的形势下，基础课和专业课的课时在不断的压缩，这就要求教师在有限的课时内，不仅要引导学生建立完整的课程体系，而且要及时补充最新的学科进展，平衡好教学内容和课时缩减之间的矛盾，因此高校专业课教学改革势在必行。

在以细胞生物学为例的专业课调查中发现，学生普遍认为细胞生物学是难度较高的课程，学习起来压力较大，这一方面是由于该学科发展迅速，内容更新快，教材内容多、难度大，尤其是研究层次已经进入分子水平，学科本身具有深奥和抽象的特点，一些涉及细胞功能和调控的实验难以通过学生实验开设，加上该学科研究技术难度提高、对实验设备和操作人员水平的要求严格，无法满足学生亲自操作的要求，所以总的感觉是理论教学和实验教学严重脱节，实验课已经不能起到深化理论课教学的作用；另一方面，对于有进一步深造意愿的学生来说（占我校生命科学学院应届毕业生的95%以上），细胞生物学常常是许多专业研究生入学的必考课程，因而学生对课程的学习要求很高，希望教师在教学中充分考虑重点院校和科研院所考研试题难度的要求，结合考研的要求把理论课讲深讲透，同时也希望通过课堂弥补理论和实验教学之间的断层和缺口，提高自身的考研竞争力，获得更多的深造机会。综上所述，我们认为教材和教学模式的研究对于提高专业课教学质量尤为重要。

二、对专业课教材的思考

以细胞生物学为例，为适应高校课程改革背景学生的需求，首先我们对现有的国内外优秀的细胞生物学教材进行了分析，从以下方面进行了探索和尝试。

1.教材体系的构建：

专业教育的改革是以课程内容为重点的，教材是教学的重要载体，是学生学习的主要参考书，对学生学习有着深刻影响[2]。笔者认为教材应具备以下特征，首先是科学性和先进性，即与时俱进，及时反映学科发展的最新成果；其次是系统性，即注重知识的衔接和前后呼应，有助于学生学科知识体系的建立；再者是实用性，教材的编写从学生的实际出发，符合学生的求知实际，有助于学生科学素养、探索精神和创新思维的培养；此外，教材还应具有灵活性，即内容编排有弹性，给教师课堂教学留有较大的空间，对学生课外拓展和提高具有一定的指导作用。

教材是对课程标准的一次再创造、再组织。不同版本的教材具有不同的编写体例、切入视角、呈现方式、内容选择及图像系统。通过对国外优秀教材Karp的《cellandmolecularbiology》（第6版），以及目前国内著名的翟中和主编《细胞生物学》（第3版和第4版）、王金发主编的《细胞生物学》、韩贻仁主编的《分子细胞生物学》等教材的分析，结合课程目标、我校学生的培养方案和一线教师的教学体会，我们对课程结构和内容进行了重新的梳理和整合，本着教师易教、学生易学的指导思想，突出了教材的实用性、前瞻性、系统性和灵活性，将课程内容划分为概述和方法、细胞结构和功能、细胞生活和调控三个模块，以真核细胞结构、功能和调控为主线，将细胞生物学课程内容通过相对独立的11章贯穿起来，构建了一个特色鲜明、简洁清晰的细胞生物学教材体系，该教材已经于2012年8月由科学出版社作为生命科学核心课程系列教材之一出版发行。

2.教学内容的衔接：

大学生四年系统的专业学习，将形成学生完整的专业知识体系。在教学实践中，我们发现一些进入大四准备考研的同学，甚至是考研面试的同学，并未完成专业课的系统梳理，还未达到融会贯通的境界，所以在专业基础理论的测试中存在不少问题。这些现象也提醒专业课教师，专业课程的开设，既要考虑学生的知识背景，也需要考虑课程设置的合理性和系统性。作为专业课任课教师，是否在教学中忽略了对本课程在专业知识体系中地位的介绍，以及与其他专业课之间联系的铺垫。

以细胞生物学教学为例，该课程在我校大二第二学期开设，在此之前，学生已经系统学习了植物学和动物学，所以在教学中，细胞生物学教学是从植物细胞和动物细胞的结构导入的，在复习旧知识的同时，引导学生从细胞这一层面上认识生物的统一性和多样性，进而导入原核细胞、真核细胞和古核细胞的概念，使学生非常自然的理解细胞生物学和已经学习的植物学、动物学之间的联系，也为学生继续学习微生物学等学科做了铺垫。从学生的认知上看，是以植物细胞和动物细胞的知识基础为起点的，接受起来并不困难，教师需要引导学生认识到细胞生物学是向更深、更广和更精方向的渗透和延伸，专业课之间是相互联系、各有侧重的关系。

3.教学内容的整合优化：

内容重叠问题是专业课教学中经常遇到的问题，包括许多专业课在内容上存在部分的重叠，例如：关于真核基因表达的内容，在生物化学、分子生物学、分子遗传学和细胞生物学中都有涉及，给授课教师在教学中带来一定困扰。如何解决这一问题，避免各专业课老师都讲，但是都讲得不深不透这一问题呢？从学科特征上分析，细胞生物学侧重在细胞和分子水平上研究细胞结构、功能和调控；分子生物学则是从分子水平入手，研究大分子的结构与功能等生命本质问题；而生物化学则关注大分子的代谢本质。因此，在教学中，对真核基因表达调控部分的讲述在细胞生物学中突出遗传物质的组织、基因表达调控的多层次性，在分子生物学中则侧重于遗传信息遵循中心法则流动的分子机制，在生物化学中则将重点放在生物大分子的结构、功能和代谢的介绍上。

在侧重点的把握上，我们主要遵循两个原则，首先，一些最为基础的内容放在培养方案中最先开设的课程中详细讲解，例如：对生物大分子结构的介绍放在生物化学课程中，对真核生物遗传物质的组织和包装主要在细胞生物学课程中讲解，而遗传物质的复制、转录和翻译的分子机制则是分子生物学课程重点讲解的内容。这样学生在学习的过程中，不断有温故知新、渐入佳境的感觉，无形中也调动了学生的学习的积极性，激发了学生强烈的求知欲望，培养了学生的科学素养和探索精神。其次，要充分考虑学生的认知情况，根据学科特点进行取舍，确定在最适合的课程中讲授，尽量避免学生的知识链产生断层，挫伤学生的学习信心，影响教学进度和效果。

4.保持教学内容的开放性：

尽管高校在课程的规划与设置上有较大的自，教师在课程设计和教学中也有较大的自主性、灵活性，但在教学实践中，教材与课程的关系处理不当，不仅影响学生的学习热情，而且将影响教学质量的提高。

在细胞生物学教学中，我们一贯重视教学内容的优化和更新问题，从国内外优秀教材中吸取精华，取长补短，结合教师自身的教学实践和体会，充分考虑学生的特点和需求，以易教易学为指导思想，在保证教学内容的基础性、创新性的同时，还贯彻了开放性、可塑性和灵活性，将学科前沿和进展与教学内容有机结合，使学生及时了解学科发展的新成果和趋势，拓宽学生思路，扩展学科知识的空间。例如：与细胞生物学有关的最新诺贝尔奖获得者的成就和对学科的贡献，在相关的章节讲解中都会涉及；在Science，Nature等期刊发表的最新进展也是任课教师考虑补充更新教学内容的来源。所以一些有考研打算的学生虽然在大二已经学习了细胞生物学，但是在大四，他们仍然会旁听细胞生物学课，因为他们了解细胞生物学这门课每年的教学内容都不会完全相同，一些补充更新的内容是他们在学这门课时没有听过的，所以细胞生物学的课堂总是座无虚席。其实，作为细胞生物学任课教师，也能感受到学生对于新知识的渴求。虽说保证教学内容常讲常新需要花费更多的时间备课、制作课件，但是学生从中获益，这样的付出是值得的。

三、对教学模式的思考

教材的主旨在于培养学生自主学习和创新能力，在我国现行课程体系中，细胞生物学是生物学类、医药学类、农学类和林学类本科生一门专业基础课。理论课教学学时在48～54学时左右，有统计显示，全国仅设有生物科学、生物技术和生物工程三个专业的学科点共500余个，在校本科生总数近10万人，因此教学需求量大。但是高校专业课教学，大多有重理论轻实验的传统，常常存在理论和实践脱节的问题，在课程建设上，处理好二者之间的关系，也是亟待解决的问题。

鉴于学科的特点，要将细胞生物学许多过于抽象、难于理解的理论讲明白，除了引导学生将理论与生活实际相结合，发挥想象力，使抽象的内容形象化和动态化之外，实验教学也是不容忽视的重要环节。为进一步贯彻《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》（教高[2007]1号）精神[3]，提高高校本科教学质量，推广研究性学习和个性化培养，我们对细胞生物学实验进行了改革，增大了设计性、创新性和综合性实验的比例，降低了验证性实验的份量，学生普遍反映改革后的实验课更加有趣，学生参与的主动性明显提高。同时，我们鼓励学有余力的同学积极参与大学生创新性实验项目，通过以大学生为主体的创新性实验改革，一部分学生得到了科学研究与发明创造的初步训练，学生的创新意识和实践能力增强。一些学生设计的细胞生物学实验不仅获得了大学生创新项目的支持，还获得“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛一等奖，学生的培养质量受到了广泛好评。

参考文献：

[1]刘昌，阎锡海.我国高校生物学专业课程现状及其改革的理论思考，高等理科教育[J]，1995，4：52-57

[2]邹方东，王喜忠.细胞生物学“教师、教材、教法”三位一体课程建设与改革，中国大学教学[J]，2009，1：52-54

[3]教育部.财政部“高等学校本科教学质量和教学改革工程”（2007年1号文件）