醫美、骨科創新后，組織再生材料的下一個契機是細胞外基質？

當下，生物醫用材料正處于從傳統惰性材料向組織再生材料快速過渡的關鍵時期。產業界對于組織再生材料的關注度也快速上漲。

以細胞外基質和外泌體為代表，不僅具有良好的生物相容性，還有極強的內源性組織誘導能力，非常適合細胞的黏附和生長，并在植入后調控和加速組織修復過程，可應用于填充組織缺失空隙、誘導組織再生、修復受損組織、完成周邊組織整合。

細胞外基質的悠久歷史

圖 | 細胞外基質和細胞的相互作用

細胞外基質（ECM）占據細胞與細胞之間的空間，是一種連接整個生物體的內網。目前的研究集中在 ECM 上，現在有可能開發出越來越有效的策略來預防和治療退行性疾病，甚至皮膚老化。事實上，最先進的抗衰老療法是那些再生 ECM 的療法，ECM 現在被認為是營養物質、細胞介質和生長因子的物理支持和細胞之間交換的主要參與者。

皮膚老化

皮膚老化是一種復雜且不可避免的生物學現象，始于生命的第三個十年。衰老過程是由內在（按時間順序、荷爾蒙和遺傳）和外在因素共同決定的。后者可以進一步分為行為因素，如日曬（導致光老化）、吸煙、飲食習慣、飲酒、藥物濫用和環境因素，如污染、天氣和濕度。在個體之間，遺傳以及生活習慣都是不同的。因此，整體老化，尤其是皮膚老化，變化很大。

皮膚老化是一個動態過程，會導致軟組織和骨組織的結構改變。面部和身體的輪廓由于其各個組成層的萎縮而發生變化：從皮膚到皮下脂肪組織，包括肌肉質量的損失，以及在較小程度上，骨骼的吸收、皺紋、低滲、脂肪萎縮、肌肉減少和體積可能導致位移。此外，為了抵消萎縮，建立永久性肌張力以通過補償機制中和皮膚的不正確松弛。

隨著時間的推移，各種身體結構會以不可預知的順序失去功能。因此，老化過程不是漸進的，也不是均勻的，由于與皮膚相連的模擬肌肉的存在，面部的老化變得更加復雜。因此，預防和治療策略必須考慮到上述情況。細胞外基質 (ECM) 在這些復雜的過程中提供了一個共性，并已成為一個研究重點，用于開發更有效的策略來對抗皮膚衰老跡象。

細胞外基質的功能

近年來，抗衰老和醫學研究都集中在 ECM 生化和病理生理學以及可導致疾病進展的基質失調。ECM 充滿細胞間隙并存在于所有結締組織中。

真皮和脂肪、肌肉、骨骼、軟骨和器官周圍的實質都是結締組織，這突出了 ECM 在維持組織穩態方面的相關性。在細胞間隙內，細胞極化和遷移、生長因子的調節、信號分子的激活以及通過機械敏感通道的參與將機械刺激轉化為化學信號的過程對于維持 ECM 彈性和生理組織剛度都是必不可少的。

特別是機械轉導，是一個越來越深入研究的過程。當成纖維細胞處于僵硬的微環境中時，會不斷受到刺激，產生新的 ECM。此外，基底膜在維持組織穩態和將機械轉導信號傳遞到底層真皮方面發揮著重要作用。

細胞外基質成分可分為 3 大類

細胞外基質皮膚年輕化

鑒于上述討論，因此最先進的抗衰老療法將是那些能夠重建 ECM 的療法，ECM 負責物理支持和營養物質、細胞介質和生長因子的交換。

最有效的治療方法是針對細胞代謝、自噬、細胞更新和新 ECM 的產生。這樣的結果理論上可以通過為細胞提供正確的代謝和結構支持（即透明質酸、特定氨基酸和肽、抗氧化劑）以及機械刺激來獲得，而機械刺激反過來又會刺激機械轉導（即將機械力轉化為生化信號）通過創建體積縮小的支架來刺激間質液循環。

據報道，低和/或高分子量的天然（非交聯）透明質酸能夠水合 ECM，從而在作為可注射配方給藥時刺激細胞活性。低分子量透明質酸具有刺激細胞的能力，從而防止衰老、增加皮膚亮度、水合作用、色調、減少皺紋和恢復體積。

另一方面，高分子量形式通過中和自由基并成為皮膚的支架來發揮強大的抗氧化活性。然而，透明質酸必須連續生產，因為它們的半衰期特別短，并且會被特定的酶、透明質酸酶降解。

為了增加真皮中注射的透明質酸的稠度和壽命，有必要通過用交聯劑進行化學修飾以橋接其細絲，使其對透明質酸酶的敏感性降低。這種化學改性的透明質酸具有更大的填充效果，但其生物學特性大大降低，有利于填充能力（填充劑），使填充劑成為不同的問題（它們由交聯的透明質酸組成，通過交聯變得更致密和化學改性與天然透明質酸相比，它實際上可以立即填充組織，但生物活性較低。

應該強調的是，使用皮膚填充劑并不排除使用透明質酸進行治療，反之亦然。通常，治療策略的組合可以讓一個人輕松達到預期的結果。

真皮的纖維蛋白，例如膠原蛋白和彈性蛋白，以特定的氨基酸組成為特征。隨著年齡的增長，成纖維細胞合成膠原蛋白的能力降低。

此外，膠原纖維的改變會增加皮膚的硬度和降低彈性，從而導致色調和柔軟度的損失。因此，抗衰老治療應始終具有增加膠原纖維數量和質量的能力。這可以通過能夠刺激膠原蛋白（肽、視黃醇、維生素 C）產生的特定美容處理、含有特定氨基酸或能夠刺激成纖維細胞活性的化合物（即膠原蛋白、氨基酸和特定肽）的食品補充劑來實現，以及甚至是生物活化注射劑。

實際上，在沒有足夠量的氨基酸的情況下，細胞會通過阻斷分解代謝來反應。結果，蛋白質老化并變得不那么有效。“舊”蛋白質，無論是酶，結構還是收縮，都變得越來越脆弱。