生物人工肝支架的细胞外基质模拟策略-1

生物人工肝支架的细胞外基质模拟策略演讲人01生物人工肝支架的细胞外基质模拟策略02引言：生物人工肝支架与细胞外基质模拟的时代意义03肝脏细胞外基质的生物学特性：模拟的“标尺”与“蓝图”04ECM模拟策略的优化方向：从“静态支架”到“动态微环境”05挑战与展望：ECM模拟策略的临床转化之路06总结：ECM模拟——生物人工肝的“微环境基石”目录01生物人工肝支架的细胞外基质模拟策略02引言：生物人工肝支架与细胞外基质模拟的时代意义引言：生物人工肝支架与细胞外基质模拟的时代意义在终末期肝病治疗领域，肝移植仍是唯一根治手段，但供体短缺、移植后免疫排斥及高昂费用等问题严重制约了其临床应用。生物人工肝（BioartificialLiver,BAL）系统作为肝移植的重要过渡或替代方案，通过体外生物反应器模拟肝脏的解毒、合成、代谢等功能，为肝衰竭患者提供生命支持。然而，传统BAL系统多依赖中空纤维等静态支架，存在细胞相容性差、功能维持时间短、难以模拟肝脏复杂微环境等瓶颈。近年来，随着组织工程与再生医学的发展，以细胞外基质（ExtracellularMatrix,ECM）模拟为核心的生物支架设计，成为提升BAL系统功能的关键突破口。引言：生物人工肝支架与细胞外基质模拟的时代意义ECM不仅是细胞的“骨架”，更是细胞信号转导、组织形态维持及功能调控的“微环境指挥中心”。肝脏作为代谢功能高度复杂的器官，其ECM具有独特的组分与结构特征——由胶原、糖胺聚糖（GAGs）、蛋白聚糖等构成的三维网络，不仅为肝细胞、星状细胞、内皮细胞等提供物理支撑，更通过整合素等受体介导的信号通路，调控细胞的极性、代谢活性与功能表达。因此，构建能够模拟肝脏ECM组分、结构与生物活性的支架，是实现BAL系统中细胞长期存活、功能维持及组织样结构形成的基础。本文将从ECM的生物学特性出发，系统阐述生物人工肝支架的ECM模拟策略，分析其核心需求、技术路径与优化方向，并展望未来挑战与发展趋势，为BAL系统的优化设计提供理论参考。03肝脏细胞外基质的生物学特性：模拟的“标尺”与“蓝图”肝脏细胞外基质的生物学特性：模拟的“标尺”与“蓝图”ECM的复杂性决定了其模拟需以天然肝脏ECM的组分、结构与功能为“蓝本”。肝脏ECM并非均一静态的结构，而是根据解剖部位（如肝小叶、汇管区）与细胞类型（如肝细胞、窦内皮细胞）呈现异质性，这种异质性是肝脏功能区域化的重要基础。深入解析肝脏ECM的生物学特性，是构建高效模拟策略的前提。肝脏ECM的核心组分及其功能胶原蛋白网络：结构支撑与力学微环境的基础胶原蛋白是肝脏ECM中最丰富的蛋白质（约占干重60%-70%），以I型、III型、IV型胶原为主。其中，I型与III型胶原主要分布于肝实质细胞间，形成粗大的纤维束，提供抗拉伸的力学支撑；IV型胶原则构成肝窦内皮细胞下的基底膜（Disse腔），形成连续的网状结构，维持内皮细胞的极性与通透性。胶原的纤维直径、交联密度直接影响组织的力学性能——正常肝脏的弹性模量约0.5-2kPa，而肝纤维化时I型胶原过度沉积与交联，导致弹性模量升至10-20kPa，这一变化会通过“力学-生物学”反馈调控细胞行为（如星状细胞活化、肝细胞去分化）。肝脏ECM的核心组分及其功能胶原蛋白网络：结构支撑与力学微环境的基础2.糖胺聚糖与蛋白聚糖：水化微环境与信号调控枢纽糖胺聚糖（GAGs）如透明质酸（HA）、硫酸软骨素（CS）、硫酸乙酰肝素（HS）等，通过亲水基团结合大量水分子，形成ECM的“水合凝胶”结构，维持组织的水化状态与物质运输。蛋白聚糖（如聚集蛋白聚糖、基底膜蛋白聚糖）则通过核心蛋白与GAGs共价结合，形成“蛋白-多糖复合物”，一方面通过空间位阻阻碍胶原过度聚集，另一方面通过GAGs侧链（如HS）结合生长因子（如HGF、FGF、TGF-β），调控其生物活性与空间分布。例如，HS可结合HGF并保护其免于降解，促进肝细胞增殖与再生。肝脏ECM的核心组分及其功能非胶原蛋白：细胞黏附与功能激活的关键介质除胶原外，ECM中还含有多种非胶原蛋白，如层粘连蛋白（LN）、纤维连接蛋白（FN）、巢蛋白（Nidogen）等。层粘连蛋白是基底膜的核心成分，通过LN-332等亚基与肝细胞表面的整合素α6β1结合，介导细胞黏附并维持肝细胞的极性（如胆管侧极性）；纤维连接蛋白则作为“细胞黏附的“万能胶”，通过RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）序列与细胞表面整合素α5β1结合，激活细胞内FAK/Src信号通路，促进细胞存活与迁移。肝脏ECM的层级结构：功能区域化的物理基础肝脏ECM的三维结构并非随机排列，而是形成了与功能相适应的层级网络：-宏观尺度（肝小叶）：肝小叶作为肝脏的基本功能单位，以中央静脉为中心，肝细胞索呈放射状排列，ECM在肝细胞索间形成“窦状隙”通道，允许血液与细胞进行物质交换。-微观尺度（Disse腔）：肝窦内皮细胞与肝细胞之间的Disse腔（宽约0.5-1μm），填充着稀薄的ECM凝胶（主要含IV型胶原、LN、HS），允许小分子物质自由通过，同时限制大分子（如胶原纤维）的渗透，维持肝细胞的极性微环境。-纳米尺度（纤维网络）：胶原纤维直径约50-100nm，GAGs链长约10-100nm，共同形成纳米级孔隙网络（孔径50-200nm），这一尺度与细胞大小（肝直径约20μm）相比虽小，却通过限制细胞过度伸展、促进细胞间接触，影响细胞功能。肝脏ECM的动态生物学功能：从“支架”到“调控者”ECM并非静态的“填充物”，而是与细胞动态互作的“智能材料”：-力学信号转导：ECM的刚度（弹性模量）通过细胞表面的整联蛋白激活细胞内YAP/TAZ信号通路，调控细胞分化与增殖——例如，在软基质（0.5-2kPa，模拟正常肝脏）中，肝细胞维持成熟表型（表达ALB、CYP3A4等）；在硬基质（>10kPa，模拟纤维化肝脏）中，肝细胞去分化，星状细胞活化成肌成纤维细胞。-生物化学信号调控：ECM结合的生长因子（如HGF、EGF）形成“浓度梯度”，引导细胞定向迁移与组织再生；ECM降解产物（如胶原肽、透明质酸寡糖）可作为“损伤相关分子模式”（DAMPs），激活细胞内炎症或修复通路。肝脏ECM的动态生物学功能：从“支架”到“调控者”-细胞极性维持：通过基底膜成分（如LN、IV型胶原）与肝细胞表面的整联蛋白、紧密连接蛋白（如ZO-1）相互作用，维持肝细胞的“极性结构”——即血液侧（窦状隙）与胆管侧（毛细胆管）的功能分化，这是肝脏合成（如白蛋白）、分泌（如胆汁）功能的基础。三、生物人工肝支架对ECM模拟的核心需求：从“结构仿生”到“功能仿生”基于肝脏ECM的生物学特性，生物人工肝支架的ECM模拟需超越简单的“成分复制”，实现从物理结构到生物功能的全方位仿生。这一过程需满足以下核心需求：生物相容性：细胞“生存土壤”的基础保障支架需具备良好的细胞相容性，避免引发免疫排斥或细胞毒性。具体包括：-无免疫原性：支架材料或降解产物不应激活免疫系统（如避免异种蛋白的α-半乳糖抗原）；-支持细胞黏附与铺展：提供足够的细胞黏附位点（如RGD序列），避免细胞凋亡；-维持细胞活力：支架的孔隙率（>90%）与孔径（50-200μm）需保证氧气、营养物质渗透，避免细胞中心坏死。生物力学性能：模拟肝脏“软微环境”010203肝脏是体内“最软”的器官之一（弹性模量0.5-2kPa），支架的力学性能需匹配这一特征：-刚度匹配：过软（<0.5kPa）会导致细胞收缩过度，过硬（>5kPa）会诱导细胞去分化，需通过材料选择（如胶原蛋白、水凝胶）与交联密度调控实现刚度精准调控；-黏弹性模拟：肝脏ECM具有黏弹性（即应力松弛与蠕变特性），支架需具备类似的动态力学响应，以模拟细胞与基质的“实时对话”。生物活性：模拟ECM的“信号功能”支架不仅是“物理支架”，更需具备生物活性，模拟ECM的信号调控功能：-细胞黏附位点提供：通过共价键或物理吸附结合RGD、LN等黏附肽，促进细胞锚定；-生长因子可控释放：通过载体（如微球、水凝胶）结合HGF、EGF等生长因子，实现“按需释放”，避免初期爆发释放导致的细胞过度增殖；-酶响应性降解：支架需响应细胞分泌的基质金属蛋白酶（MMPs），实现“细胞主动调控”的降解速率，匹配组织再生速度。结构仿生：模拟肝脏ECM的“层级网络”支架需模拟肝脏ECM的宏观-微观-纳米多级结构：-微观结构：构建Disse腔样“凝胶-纤维”复合结构，维持肝细胞极性；-宏观结构：模拟肝小叶的“通道-实质”结构，有利于营养物质与血液的均匀分布；-纳米结构：通过静电纺丝、3D打印等技术构建纳米纤维网络（模拟胶原纤维），提供细胞“感知”的纳米拓扑线索。降解性与再生匹配：“临时支架”与“永久组织”的平衡支架需具备可控的降解速率，降解速率应与肝组织再生速率匹配：-降解产物生物相容性：降解产物（如乳酸、羟基乙酸）应无毒性，可被机体代谢或排出；-降解-生长同步：初期（1-2周）提供足够支撑，后期（3-4周）逐渐降解，避免阻碍组织再生。四、生物人工肝支架的ECM模拟策略：从“材料选择”到“功能构建”基于上述核心需求，ECM模拟策略需从材料选择、结构构建、功能修饰等多维度协同设计。目前主流策略可分为天然材料基、合成材料基及复合材料基三大类，每种策略各有优劣，需根据BAL系统的具体需求优化组合。天然材料基ECM模拟策略：保留“生物活性”的优势与挑战天然材料因其与ECM成分的高度相似性，成为ECM模拟的首选，主要包括胶原蛋白、明胶、脱细胞ECM等。天然材料基ECM模拟策略：保留“生物活性”的优势与挑战胶原蛋白：最直接的ECM模拟材料胶原蛋白（尤其是I型、IV型）是肝脏ECM的主要结构成分，直接使用胶原蛋白可最大程度模拟天然ECM的组分与结构。-制备方法：从动物组织（如牛腱、鼠尾）中提取I型胶原，或通过基因工程重组表达人源IV型胶原；通过“低温自组装”形成胶原凝胶（温度<25℃时胶原纤维自动聚集成网），或通过交联（如京尼平、酶交联）增强机械强度。-优势：生物相容性极佳，细胞黏附位点丰富，支持肝细胞长期存活（原代肝细胞在胶原支架中可维持活性2周以上）；可模拟ECM的纤维网络结构，促进细胞极性形成。-挑战：天然胶原机械强度低（弹性模量<0.1kPa），易降解（体内降解周期<1周），需通过交联改性；动物源胶原可能携带病原体或免疫原性（如牛胶原的α-Gal抗原）。天然材料基ECM模拟策略：保留“生物活性”的优势与挑战胶原蛋白：最直接的ECM模拟材料2.明胶：胶原衍生物的“经济型”替代明胶是胶原蛋白的降解产物，保留了胶原的RGD序列等黏附位点，但分子量较低，形成凝胶的机械强度更弱。-制备方法：通过酸/碱水解胶原制备明胶，通过“温敏自组装”（如PluronicF127）形成凝胶，或与合成材料（如PLA）复合增强强度。-优势：成本低、来源广，易于加工；可通过修饰（如接枝RGD肽）提升细胞黏附性。-挑战：凝胶稳定性差，37℃下易液化；缺乏天然胶原的纤维结构，难以模拟ECM的力学微环境。天然材料基ECM模拟策略：保留“生物活性”的优势与挑战胶原蛋白：最直接的ECM模拟材料3.脱细胞ECM：保留“天然结构”的“终极仿生”脱细胞ECM通过物理（如冻融、超声）、化学（如SDS、TritonX-100）或酶解方法去除细胞成分，保留ECM的天然三维结构、组分与生长因子。-制备方法：从动物肝脏（如猪、大鼠）或人源肝脏组织中脱细胞，去除DNA、细胞碎片等免疫原性成分，冻干后研磨成粉末，或通过“静电纺丝/3D打印”加工成支架。-优势：保留ECM的天然组分（如胶原、GAGs、生长因子）与层级结构，生物相容性与生物活性接近天然组织；已有研究显示，脱细胞肝脏ECM支架可支持原代肝细胞表达高水平的ALB、CYP3A4（成熟肝细胞标志物）。-挑战：来源有限（人源ECM更稀缺），批次差异大；脱细胞过程可能破坏ECM的活性成分（如生长因子）；动物源ECM可能携带未去除的抗原。合成材料基ECM模拟策略：“可调控性”的优势与局限性合成材料（如PLA、PGA、PCL、PEG）因成分明确、机械强度可控、降解速率可调等优点，成为ECM模拟的重要补充，但需通过改性提升生物相容性。合成材料基ECM模拟策略：“可调控性”的优势与局限性聚酯类材料：可降解的“力学调控平台”聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚己内酯（PCL）等聚酯类材料，通过酯键水解降解，降解产物（乳酸、羟基乙酸）可被机体代谢，安全性高。-制备方法：通过“静电纺丝”制备纳米纤维支架（纤维直径50-500nm，模拟胶原纤维），或通过“气体发泡”制备多孔支架；通过调控分子量（如PLA的Mw=10-100kDa）与结晶度，调节降解速率（PLA降解周期6-12个月，PGA降解周期2-4周）。-优势：机械强度高（PLA弹性模量1-3GPa，可通过复合降低至肝脏刚度范围），降解速率可控，易于规模化生产。-挑战：疏水性强（接触角>90），细胞黏附性差；降解产物呈酸性，可能导致局部炎症反应（如PLA降解产生乳酸，pH降至4.0以下，抑制细胞活性）。合成材料基ECM模拟策略：“可调控性”的优势与局限性聚酯类材料：可降解的“力学调控平台”2.水凝胶类材料：“水合微环境”的理想载体聚乙二醇（PEG）、聚乙烯醇（PVA）等水凝胶材料，含水量高（70%-90%），可模拟ECM的水化环境，适合作为细胞生长的“三维培养基质”。-制备方法：通过“光交联”（如PEGDA，在UV光照下交联形成凝胶）、“温度响应”（如PNIPAAm，低于LCST时溶解，高于LCST时凝胶化）或“酶交联”（如转谷氨酰胺酶催化PEG-明胶交联）形成水凝胶。-优势：含水量高，有利于营养物质运输；可通过“点击化学”等精准修饰RGD、生长因子等功能分子；可注射，适用于微创植入。-挑战：机械强度低（PEG水凝胶弹性模量<1kPa，需复合增强）；降解缓慢（PEG不被降解，需引入可降解单元如PLA-PEG）。合成材料基ECM模拟策略：“可调控性”的优势与局限性聚氨酯（PU）：弹性匹配的“动态支架”聚氨酯具有良好的弹性（弹性模量0.1-10MPa，可通过软段调控匹配肝脏刚度），耐疲劳性优异，适合模拟肝脏的动态力学环境。-制备方法：通过“静电纺丝”制备PU纳米纤维支架，或与胶原蛋白复合形成“PU-胶原”复合支架；通过引入亲水软段（如聚乙二醇）提升生物相容性。-优势：弹性模量可调控（通过软段比例），模拟肝脏的“软”与“弹性”；抗凝血性较好（如引入肝素），适合BAL系统的血液接触环境。-挑战：降解产物（如异氰酸酯）可能具有细胞毒性；长期植入可能发生钙化。复合材料基ECM模拟策略：“优势互补”的协同效应单一材料难以满足ECM模拟的多重需求，天然-合成复合材料通过“生物活性+可调控性”的协同，成为当前研究热点。复合材料基ECM模拟策略：“优势互补”的协同效应天然-合成物理复合：提升机械强度与生物相容性将天然材料（如胶原、明胶）与合成材料（如PLA、PU）通过物理共混、层层自组装等方式复合，实现“性能互补”。-典型策略：胶原/PLA复合支架——通过“静电纺丝”将胶原与PLA共纺，形成纳米纤维网络，胶原提供细胞黏附位点，PLA提升机械强度；明胶/PU水凝胶——明胶提供黏附位点，PU提升弹性模量（从0.1kPa提升至1kPa）。-优势：保留天然材料的生物活性，同时提升合成材料的机械性能；可通过组分比例调控性能（如胶原/PLA比例从10:90到90:10，弹性模量从0.5kPa到2kPa）。-挑战：天然材料与合成材料的相容性差（如胶原亲水、PLA疏水），易发生相分离；需优化复合工艺（如表面改性PLA提升亲水性）。复合材料基ECM模拟策略：“优势互补”的协同效应仿生多级结构复合：模拟ECM的“层级网络”通过“宏观-微观-纳米”多级结构复合，模拟肝脏ECM的层级特征。-典型策略：-宏观结构：通过3D打印构建“肝小叶样”通道结构（通道直径200-500μm），模拟肝窦血流通道；-微观结构：在通道内填充胶原蛋白/透明质酸水凝胶，模拟Disse腔；-纳米结构：通过“静电纺丝”在通道表面沉积PLA纳米纤维，模拟胶原纤维的纳米拓扑线索。-优势：模拟肝脏ECM的多级结构，促进细胞形成“类组织样”聚集体（如肝细胞索）；有利于营养物质的均匀分布（通道结构）与细胞极性维持（凝胶-纤维复合）。-挑战：多级结构的制备工艺复杂（如3D打印与静电纺丝的集成）；不同结构间的界面结合强度需优化。复合材料基ECM模拟策略：“优势互补”的协同效应功能化修饰复合：赋予ECM“智能信号”功能通过在支架表面或内部修饰功能分子（如黏附肽、生长因子、酶响应序列），实现ECM的“智能调控”。-典型策略：-RGD肽修饰：在PLA支架表面接枝RGD肽（通过化学键或物理吸附），提升细胞黏附性（肝细胞黏附率提升50%-100%）；-生长因子可控释放：将HGF包裹在PLGA微球中，复合到胶原支架中，实现HGF的“零级释放”（持续释放14天，避免初期爆发释放）；-酶响应性降解：在PEG水凝胶中引入MMP敏感序列（如GPLG↓VRG），当细胞分泌MMP-2/9时，水凝胶局部降解，促进细胞迁移与组织再生。复合材料基ECM模拟策略：“优势互补”的协同效应功能化修饰复合：赋予ECM“智能信号”功能-优势：赋予支架“按需响应”的功能，模拟ECM的动态调控；可精准调控细胞行为（如增殖、分化、迁移）。-挑战：功能分子的修饰效率低（如RGD肽接枝率<50%）；生长因子的活性保持难（如修饰过程可能导致HGF失活）。04ECM模拟策略的优化方向：从“静态支架”到“动态微环境”ECM模拟策略的优化方向：从“静态支架”到“动态微环境”尽管现有ECM模拟策略已取得显著进展，但肝脏ECM的动态性、复杂性仍推动着模拟策略的持续优化。未来优化方向聚焦于“动态微环境构建”“个体化仿生”与“智能化调控”三大方向。动态模拟：构建“活”的ECM微环境天然ECM并非静态结构，而是与细胞实时互作的“动态网络”。动态模拟策略通过引入流体剪切力、机械刺激等物理cues，构建“活”的微环境。动态模拟：构建“活”的ECM微环境流体剪切力模拟：肝窦血流环境的“动态重塑”21肝窦内的血流速度为0.1-0.3mm/s，产生的流体剪切力（0.1-1Pa）对肝细胞功能至关重要。BAL系统的支架需模拟这一流体环境：-效果：流体剪切力可促进肝细胞极性形成（如胆管侧极性标志物MRP2表达提升2倍），白蛋白合成量提升30%-50%。-技术路径：在生物反应器中引入“脉动流”装置（模拟心脏搏动），或通过“中空纤维支架”实现灌流培养（营养液通过中空纤维流入，模拟肝窦血流）；3动态模拟：构建“活”的ECM微环境机械刺激模拟：“力学-生物学”的实时对话肝脏在呼吸、心跳等生理活动中承受周期性机械拉伸（应变5%-10%），这一刺激可通过“力学转导”调控细胞功能。-技术路径：采用“柔性支架”（如胶原/PDMS复合）结合“细胞拉伸装置”，对支架施加周期性拉伸（频率1Hz，应变5%）；-效果：机械刺激可激活肝细胞的“机械敏感离子通道”（如Piezo1），促进线粒体功能提升（ATP产量提升40%），CYP3A4酶活性维持时间延长至3周。321个体化仿生：基于患者特异性的“定制化”ECM不同患者的肝脏ECM状态差异显著（如健康人vs肝纤维化患者），个体化ECM模拟可提升BAL系统的“精准治疗”效果。个体化仿生：基于患者特异性的“定制化”ECM疾病状态ECM模拟：从“正常”到“病理”的适配肝纤维化患者的ECM以I型胶原过度沉积、刚度升高为特征，模拟这一状态可促进BAL系统在肝衰竭治疗中的“功能适配”：01-技术路径：通过“交联调控”（如增加PLA/胶原支架的交联密度）将刚度提升至10-15kPa（模拟纤维化肝脏），或添加“纤维化相关ECM成分”（如TGF-β1激活的星状细胞分泌的胶原）；01-效果：在“纤维化模拟支架”中培养的肝细胞，可上调“抗纤维化基因”（如HGF、TIMP-1）的表达，促进肝细胞在纤维化微环境中的功能维持。01个体化仿生：基于患者特异性的“定制化”ECM患者来源ECM构建：“自体化”支架的探索利用患者自身的ECM（如手术切除的肝脏组织脱细胞），构建“个体化支架”，避免免疫排斥：-技术路径：从患者肝脏活检组织中提取ECM，通过“脱细胞-再细胞化”流程，构建患者特异性的BAL支架；-挑战：患者组织来源有限，需扩增ECM组分（如通过重组胶原蛋白补充）；脱细胞过程需优化以保留ECM活性。智能化调控：“按需响应”的智能支架智能支架通过引入“刺激响应材料”，实现支架结构与功能的“按需调控”，模拟ECM的“智能修复”能力。1.温度/pH响应：原位凝胶化与靶向释放-技术路径：采用“温敏水凝胶”（如PNIPAAm，LCST=32℃），在室温下注射至体内，体温下原位凝胶化，填充肝脏缺损部位；或采用“pH响应水凝胶”（如聚丙烯酸，pKa=4.5），在肝脏炎症区（pH<6.5）释放抗炎药物（如地塞米松）。-效果：原位凝胶化可减少手术创伤，pH响应释放可提升局部药物浓度10倍以上。智能化调控：“按需响应”的智能支架2.酶/光响应：动态降解与空间调控-技术路径：引入“MMP敏感序列”（如GPLG↓VRG），当肝纤维化时MMP-2/9升高，支架局部降解，释放包裹的肝细胞；或采用“光交联水凝胶”（如PEGDA），通过紫外光照射“定点”交联，构建空间结构可控的支架（如模拟肝小叶的中央静脉区域）。-效果：酶响应降解可实现“细胞主动调控”的支架重塑，光响应交联可构建“细胞-支架”的精确空间排布。05挑战与展望：ECM模拟策略的临床转化之路挑战与展望：ECM模拟策略的临床转化之路尽管ECM模拟策略为BAL系统带来了突破，但从实验室到临床仍面临诸多挑战，同时蕴含着巨大的发展机遇。当前面临的核心挑战ECM复杂性的“完美模拟”难题肝脏ECM由数百种组分构成，组分比例、空间排布、交联方式均具有高度特异性，现有策略难以完全复制这一复杂性。例如，脱细胞ECM虽保留了天然结构，但难以实现“组分标准化”；合成材料虽可控，但缺乏天然材料的“生物活性梯度”。当前面临的核心挑战长期功能维持的“瓶颈”BAL系统的临床应用需维持细胞功能1-4周，但现有支架的细胞功能维持时间多<2周。原因包括：支架降解过快（如胶原支架1周内降解）、营养供应不足（支架中心细胞坏死）、免疫排斥反应（异种材料或细胞）。当前面临的核心挑战规模化生产的“标准化”难题临床应用需支架具备“批次一致性”，但天然材料（如脱细胞ECM）因来源差异（不同动物、个体）导致性能波动；合成材料的规模化生产虽可控，但功能修饰（如RGD肽接枝）的工艺复杂，难以标准化。当前面临的核心挑战体内-体外环境的“差异”体外BAL系统与体内肝脏环境差异显著（如体外无血流、无神经支配），支架在体外模拟的ECM