一、胶原蛋白-黏多糖多孔隙材料的生物及机械特性

胶原蛋白-黏多糖（C-GAG）支架是通过冻干胶原蛋白和黏多糖的混悬液而得到，是仿天然ECM的典型代表，具有一系列的优点，在组织工程领域大放异彩。C-GAG支架具有三维连通的孔结构、可调控的降解速度和吸收速度、大量细胞黏附的配体以及机械完整性，已经用在了组织工程的各个方面，包括皮肤、周围神经和结膜组织的体内再生，以及体外作为三维微环境用于探索细胞与ECM的相互作用等。

C-GAG是在20世纪70年代由麻省理工学院的Ioannis Yannas教授和哈佛大学医学院附属麻省总医院外科医生 John F.Burke共同研制出来。John F.Burke在创伤治疗上的研究加上Ioannis Yannas在胶原蛋白化学方面的积累，两人合作开发出了组织工程领域的第一个生物活性支架CGAG。C-GAG支架中，胶原蛋白和黏多糖各有作用。胶原蛋白具有降解性可控、抗原性/免疫原性相对较弱等优点，并在此前已在临床应用。GAG的引入，除了仿生之外，还基于以下几个方面。首先，虽然胶原蛋白的降解速率可以通过交联调节，但交联过多会导致材料易碎变硬，GAG的引入延缓了胶原蛋白的降解，并减少了过度交联。其次，GAG还可以显著增强材料的力学性能，包括弹性模量和断裂强度。扫描电镜显示，加入GAG后支架的微孔结构更加开放，有助于细胞在支架内的迁移。另外，GAG的加入还赋予了支架独特的止血性能。

C-GAG支架孔隙结构会影响细胞的黏附和迁移，影响细胞向支架内部生长的速度和深度。细胞黏附能力和活性与细胞类型、支架组成以及孔径尺寸有关；反过来，支架孔径尺寸也严重影响着细胞形态和表型。在多孔氮化硅支架中，内皮细胞更倾向于黏附在孔径小于80μm的支架中，而成纤维细胞更倾向于黏附在孔径大于90μm的大孔径支架上。在聚L-乳酸支架中，血管平滑肌细胞更易黏附在孔径范围在63～150μm的支架上，而成纤维细胞则能够黏附在孔径范围更宽泛（38～150μm）的支架上。多种细胞都表现出了对孔径大小的依赖性，细胞更倾向黏附在孔径尺寸比自身尺寸大的支架上。