脱细胞基质水凝胶促组织再生的研究进展

蒋永生 李 锐 韩春婵 黄立江

1(温州医科大学附属象山医院，浙江 温州 315700)

2(中山大学化学学院，广州 510127)

引言

随着社会经济的发展，人类面临各种疾病的折磨较为普遍，包括由交通事故、高空坠落等原因导致的组织严重受损和由身心压力和焦虑诱导的心血管疾病。这些疾病的发病率较高且逐步向中少年蔓延，对患者的身心造成严重的痛苦，并给社会带来沉重的经济负担。据统计，仅脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)一项，我国每年约100 万的病例，需至少55 亿～78 亿元的治疗费用[1]。由于绝大多数的组织在遭受外界破坏后，其自身的再生能力较差，故器官移植仍是目前临床运用的主流。但这种方法存在如下缺陷[2]:一是免疫排斥反应，因为绝大部分来源于异体或异种；二是来源受限，绝大多数通过遗体捐献获得，数量稀少；三是疗效有限，移植后只能有限改善患者的运动和感觉功能。囿于上述存在的缺陷，需要寻找可替代并需优化的方案。目前，脱细胞基质(extracellular matrix，ECM)水凝胶作为生物材料的主体分支，广泛应用在细胞命运的调控、缺损组织的修复和再生医学领域的研究中。

ECM 水凝胶可通过对异体和异种的组织/器官进行去细胞化并结合其他制备工艺进行获取，其内部保留大量的ECM 相关蛋白，包括纤维蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白，可促进细胞的生存、增殖、迁移和分化[3]。而且，其内部呈现三维网络结构和固有的力学性能，可为细胞生长和组织再生创造良好的微环境[4]。另外，该类水凝胶在低温环境下(4℃)呈现液态，本身具备温敏特性，所以适用于体内填充不规则组织坏死形成的囊腔[5]。值得一提的是，ECM 水凝胶已经作为一种原料，通过3D 打印或静电纺丝技术，制备成可匹配缺损组织尺寸的导管或支架，移植入修复的缺损区，以促进组织或器官的再生。另外，它们还可作为一种载体去包裹干细胞或生长因子(growth factors，GFs)，进而促进伤口愈合和组织再生[6-7]。基于ECM 水凝胶存在的诸多优势，将其运用于组织工程和再生医学已成为一种良好的选择。下面介绍脱细胞基质水凝胶的基本性质，包括成分、结构和物理特点，探讨不同水凝胶的组织特异性以及免疫原性，阐述这种水凝胶在细胞水平、临床前的研究和临床中的运用，展望其应用优势和需要克服的缺陷。

1 EECM 水凝胶的基本特点

1.1 成分和结构

脱细胞基质水凝胶内含有的主要成分包括:胶原蛋白、纤维蛋白、层粘连蛋白、糖胺聚糖和微量生长因子。胶原蛋白是构成脱细胞外基质的主要成分，占比为25%～35%，可通过受体的结合调节细胞的生长、分化和迁移[8]。纤维蛋白是富含半胱氨酸的多糖蛋白，可作为组织完整性的结构支撑和指导细胞性能的信号调节器，在肌肉发育和骨骼形成中扮演中枢的角色，如果缺乏会导致肌萎缩和骨骼发育迟缓等疾病[9]。层粘连蛋白是细胞黏着于基质的介质，并与多种基底膜成分结合，在器官发育和伤口愈合过程中调节细胞行为，包括增殖、分化、黏附和迁移，促进再上皮化和血管生成，进而诱导新生组织的形成[10]。糖胺聚糖是一种线性阴离子多糖，在共价结合的连接区可与生长因子、细胞因子等活性蛋白进行结合，进而缓控其在体内的释放，达到长效治疗的效果[11]。微量GFs 的存留可与细胞膜特异受体结合，并能调控细胞的生存和生长，促进组织的发育和血管的形成[12]。由于这些成分的含量和占比在不同组织提取的水凝胶中存在较大的差异，导致其修复相同疾病的效果各不相同，故分析各水凝胶成分的组成和含量，可为各种生物水凝胶运用于组织工程提供参考。

对脊髓、脑、坐骨神经、皮肤、小肠粘膜等组织制备的水凝胶进行固定、脱水和冻干，并通过扫描电镜观察，这些水凝胶的表面均呈现多孔网络结构，且孔径介于50～500 nm 的范围[13]。冷冻电镜进一步揭示其空间呈现三维网络结构。这种结构可提高水凝胶的比表面积，有助于外源性细胞的附着和迁移，进而加速缺损部位的修复。Hong 等[14]研究显示，注射一种温敏性生物水凝胶至脊髓挫伤模型小鼠的空洞区域，可显著减少脊髓囊腔的体积，促进远端神经轴突的再生，并穿越囊腔与近端神经元进行桥接。需要强调的是，水凝胶的结构、孔径和纤维直径受来源的组织、加工方法和产物配置浓度的影响。因此，在制备水凝胶的过程中，需要注意原料的选择和制备的方法。

2 物理特点

ECM 水凝胶的形成机制是一种基于胶原的自组装过程，并受到糖胺聚糖、蛋白聚糖和ECM 蛋白的调节[15]。从生物体获得ECM 制备ECM 水凝胶涉及两个关键步骤[16]:一是将ECM 材料溶解成蛋白质单体成分；二是在温度和pH 控制中，与诱导单体组分的分子内键自发重组为均质凝胶。在用生物酶(如胃蛋白酶)将ECM 粉末消化成水凝胶溶液后，内部含有分散的胶原、糖胺聚糖、蛋白聚糖和ECM 蛋白单体。在适宜的温度和pH 条件下，可以将胶原单体三维螺旋结构的分子内部和分子间通过共价键结合产生交联，以提高胶原纤维的张力和稳定性，进而使ECM 凝胶溶液成胶[5]。在这一过程中，其他分子(如糖胺聚糖、蛋白聚糖和ECM 蛋白)可通过调控胶原蛋白纤维的自组装或形成胶原纤维的成核位点，进而加速胶原的交联[15，17]。

ECM 水凝胶具有很好的温敏特性，即在4℃条件下呈现液态，在37℃呈现凝胶态。这种受温度调控的相转变与前面提及的分子间交联密切相关。当ECM 凝胶溶液由低温条件(如4℃)改变为37℃后，由于外界温度的升高，ECM 水凝胶内部高分子链间的共价键发生结合，进而形成网状或体型高分子，即出现分子的交联，使ECM 凝胶溶液的稳定性提高，黏度增加，生成凝胶[18]。这种温敏特性对于不规则组织损伤的修复具有独特的优势，因为规则形状的植入物很难实现损伤空洞的饱和填充，而对于ECM 水凝胶，在低温条件下，可通过微创手术，实现ECM 水凝胶在坏死囊腔区域的饱和填充，并且在体温的作用条件下，迅速转变为不能流动的半固态凝胶，防止水凝胶的溢出，因而有助于ECM 水凝胶的原位注射。另外，ECM 水凝胶的黏弹性能也会显著影响体外干细胞的分化和体内组织的重塑，因为黏弹性的变化会改变ECM 水凝胶的黏度和凝胶化的时间，进而影响细胞在水凝胶内的生存和生长。ECM 水凝胶的黏弹性与组织来源、水凝胶浓度、检测参数和样品之间的变异性密切相关，可通过存储模量进行定量。对于体内的应用，ECM 水凝胶的存储模量应介于300～800 Pa[19]。在此范围条件下，ECM 水凝胶可显著地促进细胞的增殖与迁移。

ECM 水凝胶体系内部的超微结构也是需要关注的重要方面，其形貌受组织的来源、加工方法和蛋白质浓度的影响[20]。扫描电镜显示，ECM 水凝胶呈现3D 多孔纳米纤维的形态。这种纳米尺度的形貌，有助于细胞膜表面受体整合素与细胞外基质之间的相互识别，进而调控浸润的细胞对外界的感应和黏附[21]。另外，ECM 水凝胶的力学性能较弱且易发生降解，体内成胶后不足以支撑周围组织的形态。因此，以水凝胶为原材料制备导管或静电纺丝，成为修复组织损伤的另一重要策略。

2 ECM 水凝胶的材料特性

2.1 组织特异性

组织特异性是指在多细胞生物群里中，本体与异体具有显著的结构与组成差异。这种特异性在组织细胞研究中表现得尤为明显。Yi 等[22]将骨骼肌祖细胞(human skeletal muscle progenitor cells，hSMPCs)分别培养在骨骼肌细胞外基质水凝胶、明胶和海藻酸钠水凝胶的表面，结果显示:相较于明胶和海藻酸钠水凝胶，骨骼肌细胞外基质水凝胶可显著增强hSMPCs 的扩张、分化和成熟，并促进骨骼肌标志物和肌管的形成。Prest 等[23]分别将犬和鼠的坐骨神经脱细胞，并消化制备成1%水凝胶，将其镶嵌在17 mm 硅导管的内部，然后将制备的两种导管分别桥接在大鼠坐骨神经干断处的两侧(缺损长度为15 mm)，21 d 后发现:硅导管内部镶嵌鼠神经脱细胞基质水凝胶相比内部镶嵌犬神经脱细胞基质水凝胶，更加促进巨噬细胞的浸润和M2型巨噬细胞的比率，同时使血旺细胞的迁移显著加速。另外，将制备的食道、膀胱和小肠组织水凝胶对大鼠食管黏膜切除模型进行修复，结果发现:由食道制备的组织水凝胶在促进食管干细胞的体外迁移、增殖和三维器官形成方面效果最佳，可快速地促进食管黏膜的重建[24]。这些结果说明，同种组织制备的生物水凝胶与异种组织制备的生物水凝胶相比，能够更强地促进细胞行为的改善和组织损伤的修复。同样，在临床实践中，指导细胞行为和影响重塑结果的不同组织源性的生物材料移植，由优到劣的效果顺序如下:自体组织→同种异体组织→异种组织。因此，理论上理想的组织修复材料是来源于特定部位或同源性的ECM 水凝胶。

2.2 免疫原性

体内免疫原性物质的种类和含量是形成组织特异性的重要因素之一。目前，在体内检测的免疫原性物质主要包括:细胞核酸、免疫大分子和内毒素。细胞核酸主要检测细胞内的DNA，其被认为是细胞材料的污染标记物。目前报道的生物ECM 水凝胶干产品可接受残留DNA 量的最低标准是小于50 ng/mg，片段长度小于300 bp[25]，其残存量可通过基于商业染料的验光分析或其他组织学染色技术进行检测。免疫大分子会引起组织强烈的细胞炎性反应和免疫应答，因此在生物材料的制备中应该尽量去除。这些分子主要包括α-(1，3)-半乳糖(galactose-α(1，3)-galactose，α-gal)和主要组织相容性复合体I 类(major histocompatibility complex class I，MHC-I)。二者的残留可刺激T 细胞和B 细胞的活化，招募其他炎症细胞，攻击并吞噬周围的细胞，引起强烈的免疫原性反应。因此，这些免疫大分子应尽可能地从制备的ECM 水凝胶中去除。内毒素是革兰氏阴性菌中的一种热原，具有强烈地刺激不同细胞的亚急性炎症反应，且在不同材料中污染阈值各不相同。美国FDA 已规定，所有医疗材料(包括去细胞组织制成的水凝胶)中内毒素的检测限必须小于0.5 eu/mL[26]。目前，商业化鲎试剂试验已被公认为是一种高度敏感和准确的方法，可客观地检测组织源性水凝胶中含有的内毒素[27]。但是，上述免疫物质的存留会严重影响ECM 水凝胶的临床应用前景，因此不含这类免疫物质的ECM 水凝胶制备是目前要解决的难点。需要强调的是，在尽量去除这类免疫物质的同时，细胞外基质内的活性大分子也不可避免地被清除，并破坏水凝胶内部的网络结构。因此，对于目前的水凝胶制备技术还需不断地进行优化，进而达到尽量保留有益物质并去除有害物质的目的。

3 ECM 水凝胶的医学应用

3.1 对诱导细胞行为的影响

ECM 水凝胶含有丰富的结构蛋白，并兼具三维网络结构，为细胞的培养创造了良好的微环境，可显著地促进干细胞、原代细胞和细胞系的生存、增殖、迁移、分化和成熟。例如，从牛胫骨松质骨段提取的ECM 水凝胶可显著地改善骨髓间充质干细胞的生存、伸展和增殖，并且促进软骨相关基因的表达和软骨成体细胞的分化[28]。Nagao 等[29]将人肾皮质通过理化手段制备成肾脏ECM 水凝胶，可模拟特异性细胞外基质的微环境，为人肾小管周围微血管内皮细胞的成熟和类血管的形成创造良好的条件。另外，来源于猪真皮组织的ECM 水凝胶具有致密的纤维结构和一定的机械强度，对促进C2C12成肌细胞肌管的形成和成熟效果显著[30]。过去的部分研究还只是利用ECM 水凝胶作为一种平台或基质，将获取的细胞种植或包裹在ECM 水凝胶的表面或内部，探究ECM 水凝胶本身或不同空间(二维或三维环境)对培养细胞行为的影响，进而确定提取水凝胶的应用潜能。但随着科学技术的飞速发展，科研人员已根据人体器官内细胞的种类和分布，将不同种类的干细胞培养在特定ECM 水凝胶的三维环境中，进而分化成具有多细胞结构的类器官。这种类器官一是可以作为组织再生、组织修复的理想细胞来源和成为多种疾病模型的治疗工具。最早的类器官，二是可以是通过在适当的3D 基质水凝胶中扩增小鼠和人类肠道干细胞，形成肠类器官[31]。随后，研究人员利用猪黏膜下层ECM 水凝胶，三维培养SI 隐窝干细胞和胃隐窝干细胞，形成各种去细胞猪小肠黏膜内胚层类器官，包括肝脏、胰腺和小肠[32]。这些类器官可稳定维持其形态和相关蛋白的表达。同样，Saheli 等[33]将3D 绵羊肝源性ECM 水凝胶以3∶2∶1的比例，共培养人肝癌细胞、人骨髓间充质细胞和内皮细胞，诱导功能性肝类器官的生成和功能化。近年来，随着3D 打印技术的发展，ECM 水凝胶也可作为一种生物墨水，影响细胞的命运。Das 等[34]以心脏组织源性ECM 水凝胶为生物墨水，通过挤出打印，将原代心肌细胞均匀包裹于水凝胶的内部，进而加速心肌细胞的分化和成熟。

对于ECM 水凝胶调控细胞行为的作用机制，目前研究得较少。Tong 等[3]证实，软骨ECM 水凝胶可通过Rho/ERK/TAZ 和Rho/JNK/TAZ 信号通路，促进间充质干细胞分化形成成骨。另外，当ECM 水凝胶整体刚度维持在100 Pa 时，人表皮干细胞内的MAPK/ERK 信号通路被激活，导致细胞出现伸展和分化[35]。从猪主动脉外膜提取的ECM 水凝胶，可刺激人内皮细胞碱性成纤维细胞生长因子的分泌，进而促进内皮细胞的增殖和血管的新生[36]。上述的报道初步显示，ECM 水凝胶调控细胞行为与细胞内信号通路的激活或因子的分泌密切相关。

3.2 在临床前的应用

ECM 水凝胶具有与天然组织相似的成分和属性，因其具有优越的生物相容性、生物降解性和渗透性，已被广泛应用于多种疾病模型的治疗。目前，已有报道指出，将ECM 水凝胶加入某些活性因子或通过3D 打印技术增强其机械性能，进而优化ECM 水凝胶的生物活性和理化性能，从而实现对不同疾病的个性化治疗。本文主要针对ECM 水凝胶在4 种动物模型损伤方面的疗效进行阐述，包括骨缺损、心肌梗塞、脊髓损伤(spinal cord injury，SCI)和外周神经损伤(peripheral nerve injury，PNI)。

3.2.1 运用于骨缺损的修复

骨缺损会导致较高的发病率，并严重影响患者的生活质量。大多数骨组织工程策略是基于膜内成骨，即骨质内部的间充质干细胞直接分化为成骨细胞。虽然这是一种简单的促进骨再生的方法，但再生骨的体积有限，因此不能应用于大面积骨缺损的修复[37]。脱细胞骨组织材料具备天然的骨结构和生物力学性能，因此常被用作骨骼再生的潜在骨支架。例如，通过对猪软骨组织进行脱细胞和消化，构建软骨ECM 水凝胶，可显著地促进软骨的形成[38]。将软骨ECM 水凝胶涂抹在电纺聚己内酯(ε-己内酯)超细纤维支架的表面，能够有效地支持间充质干细胞向软骨细胞的分化[39]。在完全脱细胞化的天然骨支架上培养人源性脂肪干细胞，可构建有活性的骨组织结构[40]。从骨膜细胞中提取细胞外基质水凝胶，可用于犬牙周组织缺损的移植，并适用于新形成的硬组织填充，实现对骨缺损有效的修复[41]。一名58 岁女性胫骨远端出现72 mm 长的骨缺损，用去细胞牛小梁骨间盘ECM 水凝胶填充后，其缺损骨得到了积极的修复，患者在术后6 周就能够自由行走[42]。因此，由骨组织制备ECM 水凝胶，对于诱导骨再生和修复骨缺损具有巨大的潜能。

3.2.2 运用于心肌梗塞的修复

心肌梗塞是由于冠状动脉狭窄，心肌供血、供氧不足而引起的心律失常、呼吸困难和胸痛，并伴有晕厥和死亡的发生。据估计，该病在美国每年新发91.5 万人，给社会带来沉重的经济负担[43]。已有研究证实，心肌梗塞会对心肌细胞造成缺血/缺氧，导致梗塞区域持续释放大量的炎症因子和基质金属蛋白酶，破坏心肌细胞生长的微环境，并降解细胞周围的基质，进而促进细胞的凋亡或坏死。目前，用心肌来源的ECM 水凝胶治疗心肌梗死的研究报道较为广泛，因为这种注射材料能够组装成一个纳米纤维网络，允许细胞迁移，并具有组织特异性，进而有助于心脏组织的重构。例如，猪心肌组织来源的ECM 水凝胶实现了传导冲动功能的长期稳定和血液供应的改善，已成为心肌梗死治疗的替代方案[44]。然而，运用这种凝胶治疗心肌梗死存在机械强度较小、降解快等问题[45]。为了克服这些缺陷，Efraim 等[46]将壳聚糖与猪心肌组织来源的ECM 水凝胶进行交联，开发出一种新型可注射ECM 水凝胶支架，在大鼠急性和慢性心肌梗死模型治疗中，显示出优越的改善心脏组织再生的功效。此外，用生物ECM 水凝胶作为运送间充质干细胞的载体，可以有效增加缺血区血管新生的密度，提高心肌再生的能力，并减少瘢痕面积[47]。因此，在治疗心肌梗塞的动物模型中注射ECM 水凝胶，可显示出良好的可行性、有效性和安全性。

3.2.3 运用于SCI 的修复

SCI 是一种严重性的神经创伤性疾病。由于受损的轴突在恶劣的环境中无法再生，常常会导致永久性的运动和感觉功能障碍、肌张力异常及病理反射等相应的病变。目前，临床上对于该病的治疗主要是运用一些激素，联合对症治疗性药物，但疗效有限。为克服这样的瓶颈，研究人员尝试将不同组织来源的ECM 水凝胶填充入啮齿动物的损伤脊髓空洞区，利用理化检测和行为学评定，综合评价ECM 水凝胶对SCI 的修复效果和可能的作用机制。例如，将猪脊髓脱细胞制备的ECM 水凝胶注射入大鼠脊髓半横断模型，8 周后的检测结果发现，该水凝胶能够刺激新生血管形成和轴突向病灶内生长，同时体内的免疫反应和炎症因子的表达显著下调[48]。在SCI 的愈合过程中，注射猪脑ECM 水凝胶能降低巨噬细胞的数目并向M2型转变，促进皮层和海马神经元突起的生长，降低脊髓的空腔面积，并促进运动功能的明显改善[49]。进一步研究发现，这种减小脊髓空洞并促进结构和功能的恢复，以及ECM 水凝胶促进神经元内线粒体ATP的产生，进而加速微管在生长锥内的稳定，和组装密切相关[50]。另外，这些ECM 水凝胶也可与巨噬细胞膜表面的组胺受体相互作用，进而激活细胞内金属基金蛋白酶-9，使纤维疤痕的形成变缓[14]。总之，生物组织来源的ECM 水凝胶在修复SCI 方面具有巨大的潜能。

3.2.4 运用于PNI 的修复

在世界范围内，由交通事故、高空坠落、锐器切割等原因造成的PNI 发病率逐年升高，且在中青年中尤为常见。神经损伤处的肢体感觉和运动无法接受大脑的支配，造成患者的残疾和瘫痪。目前，自体神经移植仍然视为临床手术修复的金标准，但存在供体不足和神经纤维瘤的形成，因此寻找其他的替代疗法迫在眉睫。近年来，随着组织工程的兴起，ECM 水凝胶在修复PNI 的疗效方面报道较多，因为这种水凝胶不仅为细胞的黏附提供了机械支持，而且创造了良好的微环境，有助于神经缺损的恢复。例如，从小型猪身上制备的外周神经基质水凝胶培养雪旺细胞(schwann cells，SCs)，其生存和增殖水平显著升高[51]。在体内，该水凝胶可显著地促进SD 大鼠坐骨神经15 mm 缺损区域，以及轴突的再生、髓鞘的形成和运动功能的恢复。同样地，Travis 等[23]从犬坐骨神经提取异源性脱细胞基质水凝胶，填充于神经导管的内部，并进行龋齿动物坐骨神经缺损模型的修复。结果表明，该材料可提高巨噬细胞的侵袭，增加M2 巨噬细胞百分比，增强SCs 的迁移。此外，Shuai 等[52]将去细胞神经基质水凝胶与胶质源性神经营养因子混合，并利用硅管模具成功制备出去细胞神经支架，将其应用于beagle 犬50 mm 坐骨神经缺损的修复。结果表明，这种神经支架可以促进运动功能的恢复和神经组织的重塑。故从哺乳动物坐骨神经中提取生物ECM 水凝胶，能显示多样的结构和功能特性，进而促进周围神经的再生。

3.3 产品在临床上的应用

从临床角度来看，由同种或异种ECM 水凝胶制备的生物支架已被用于重建人类各种病变或损伤的组织，包括皮肤、膀胱和神经等。这些临床运用的ECM 水凝胶支架产品由来源不同物种的组织制成，如真皮、心脏、膀胱、小肠、心包膜等。表1列举了部分临床应用的生物支架材料[53-55]，而这些产品在体内修复的效果取决于来源的物种和组织、加工手段和终端灭菌方法等[55]。当ECM 水凝胶支架植入体内后，会出现逐步的降解并释放出有效的生物活性基质肽。这些肽可以在组织重塑过程中，促进血管生成、趋化、有丝分裂和细胞分化[56]。另外，部分化学交联的ECM 可以增加支架的强度，但会使自身的降解和相关基质肽的释放变缓[57]。因此，制备符合临床标准的ECM 水凝胶支架，必须同时考虑其降解性和机械强度。

表1 由ECM 水凝胶制备的商业化活性生物支架Tab.1 Commercially active biological scaffolds prepared from ECM hydrogel

在临床评估中，心肌细胞外基质水凝胶(标识符:NCT02305602)能够通过心脏注射导管，增强血管的细胞浸润和心肌细胞的存活[58]。同时，研究表明，Avance®(AxoGen Inc.Alachua，FL)神经移植物已用于修复人类坐骨神经的缺损，实现轴突的再生和运动功能的恢复[59]。此外，从去细胞化和脱钙骨中分离出的生物相容性水凝胶支架-Geistlich Mucograft®(Geistlich Pharma AG，Wolhusen，Switzerland)，可用于修复早期和中期软骨膝关节缺损，并显示良好的治疗结果[60]。这些临床水凝胶产品在再生医学的广泛应用中有着共同的特点:一是保留天然网络结构和生物活性分子，二是具有优良的机械和结构特征，三是具有生物降解性和温度敏感性，四是易于填充不规则形状的组织缺陷。从这个意义上说，去细胞水凝胶提供了一种有效的治疗方法，可指导缺损组织的再生，并实现组织器官移植的替代治疗。

4 展望与挑战

ECM 水凝胶为周围细胞提供了营养供应和生长所需的微环境，故在器官发育、组织修复和伤口愈合过程中起着重要的作用。事实上，以ECM 水凝胶为基础材料，可进行不同的设计或改良。常见的设计是将该材料灌注于磨具中，制成特定结构的支架或导管；另一个重要的设计是将材料与活性因子或干细胞进行联合，进而增强水凝胶的生物活性。随着3D 打印技术的发展，以ECM 水凝胶为墨水打印出的仿生结构，成为组织工程和再生医学的一种很有前途的应用产品。因此，ECM 水凝胶在组织工程中的应用，可能成为未来再生医学的前沿。

但是，对于ECM 水凝胶的临床应用，仍有许多问题需要解决，主要包括去细胞和灭菌方法的标准化、生物大分子的保存、水凝胶支架的设计和加工。为此，提出一系列解决方案:

1)ECM 水凝胶的组成和结构受脱细胞前的组织器官影响，所以选择合适的去细胞方法至关重要。理想的去细胞方法应该是去除最大的细胞残留物，避免移植后的宿主免疫排斥，同时又保留ECM 水凝胶的有益成分和完整的超微结构。

2)脱细胞后，可对ECM 水凝胶进行修饰，以获得更好的治疗效果。例如，ECM 水凝胶可加入一些细胞因子，或特异性的祖细胞/多能干细胞。

3)涉及人的ECM 水凝胶所引起的生命伦理问题必须引起重视。尽管生物工程器官的需求量巨大，但研究人员仍应坚持其具有足够的生物安全性和生物有效性，并遵守临床试验的标准。

总之，ECM 水凝胶的临床应用充满了机遇和挑战。深入了解组织再生的细胞和分子机制，提高对细胞外基质的认识，将有助于生物ECM 水凝胶在组织工程中的进一步发展。