骨組織修復研究進展課件

骨組織修復最新研究進展小組成員：曹俊杰李俊松陳海洋唐銀宏骨組織修復最新研究進展小組成員：曹俊杰李俊松陳海洋唐11.絲蛋白

絲蛋白，又名絲素蛋白，屬線狀蛋白質(zhì)，具有抗蛋自水解酶、抗紫外線，而且以其顯著的柔韌性、抗疲勞和與鋼材相似的張力強度，高溫下的熱穩(wěn)定性，在酸堿條件下的穩(wěn)定性，在一50℃～60℃的溫度范圍內(nèi)保持有良好的彈性等．

絲蛋白以其良好的生物相容性和生物降解性成為生物醫(yī)藥材料中的重要天然材料．以其高純度、低價格等優(yōu)點，在生物醫(yī)藥材料上的有廣闊的應(yīng)用前景．主要包括：藥物載體、骨骼與軟骨組織修復材料、神經(jīng)與血管移植等．1.絲蛋白絲蛋白，又名絲素蛋白，屬線狀蛋白質(zhì)，具有抗2

骨骼與軟骨組織是堅硬的結(jié)締組織，由細胞、纖維和基質(zhì)構(gòu)成．而絲蛋白在這之中起到的支架作用尤其重要．其優(yōu)異的機械性能、較低的炎癥反應(yīng)、緩慢生物降解性能和完善的生物相容性能，使其必然會成為骨骼與軟骨組織修復材料中的主要材料之一．1.1絲蛋白在骨組織修復中的應(yīng)用骨骼與軟骨組織是堅硬的結(jié)締組織，由細胞、纖維和基質(zhì)構(gòu)31.2絲蛋白應(yīng)用的實例1

張鋒等的研究充分證明了低降解速率的絲蛋白支架，其在體內(nèi)外骨發(fā)生研究方面具有潛在應(yīng)用價值；1.2絲蛋白應(yīng)用的實例1張鋒等的研究充分證明了低降4

謝瑞娟等啕將非水溶性的絲蛋白加入到磷酸鈣骨水泥中，制成復合粉體，再按一定的液固比將復合粉體調(diào)和成糊狀物，轉(zhuǎn)化為與骨有相似結(jié)構(gòu)的絲蛋白一磷酸鈣骨水泥復合材料。它具有良好的力學性能和生物相容性，通過注射器直接注入手術(shù)部位，可準確塑型固化作為骨修復的充填材料使用；或者在體外環(huán)境中自固化后再植入體內(nèi)，作為骨修復的植入材料使用．1.2絲蛋白應(yīng)用的實例2謝瑞娟等啕將非水溶性的絲蛋白加入到磷酸鈣骨水泥中，制5

NSunita等研究絲蛋白與金屬鈦的功能化應(yīng)用，mRNA轉(zhuǎn)運了骨涎蛋白、骨鈣蛋白和堿性磷酸酶到成骨細胞，強化絲蛋白、絲蛋白一RGD固定化鈦基體培養(yǎng)。1.2絲蛋白應(yīng)用的實例3NSunita等研究絲蛋白與金屬鈦的功能化應(yīng)用，mR61.3絲蛋白總結(jié)在生物材料領(lǐng)域中，絲蛋白具有極大的開發(fā)潛力．同時，仍然有一些問題需要解決：

(1)絲蛋白需要加工成不同的形態(tài)，以滿足不同的需求；

(2)生物降解速率應(yīng)能控制并且能匹配生物體的生長；

(3)表面改性是用來改善絲蛋白材料的生物相容性，生產(chǎn)臨床伎用的絲蛋白材料應(yīng)具有低免疫原性或無免疫原性；

(4)應(yīng)該研究出更多新的、有價值的絲蛋白材料用于臨床醫(yī)學．1.3絲蛋白總結(jié)在生物材料領(lǐng)域中，絲蛋白具有極大的開發(fā)潛力72.透明質(zhì)酸

透明質(zhì)酸是骨生物材料研究的新熱點。

透明質(zhì)酸具有高度黏彈性、可塑性、超強的吸水性、滲透性和良好的生物易吸收性，無免疫抗原性。

改性的透明質(zhì)酸不僅維持了原來優(yōu)越的性能，而且完善了其性能，使之更能適應(yīng)人體環(huán)境。

2.透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸是骨生物材料研究的新熱點。82.1透明質(zhì)酸在骨關(guān)節(jié)炎治療中應(yīng)用

膝關(guān)節(jié)損傷、關(guān)節(jié)病骨關(guān)節(jié)炎是最常見的疾病，注射透明質(zhì)酸（玻璃酸鈉）已經(jīng)成為治療骨關(guān)節(jié)病的常見方法。關(guān)節(jié)滑液中的透明質(zhì)酸與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起帶有大量的負電荷，有較強的吸水性和高度的黏滯性。蛋白多糖聚合體能夠提高關(guān)節(jié)液的潤滑性和黏彈性，并使?jié)櫥号c關(guān)節(jié)軟骨之間有較大的親和力。透明質(zhì)酸與蛋白多聚糖能緊密附著在關(guān)節(jié)面上起潤滑作用，從而減少關(guān)節(jié)運動阻力保護關(guān)節(jié)軟骨免受過度的機械磨損。2.1透明質(zhì)酸在骨關(guān)節(jié)炎治療中應(yīng)用膝關(guān)節(jié)損傷、關(guān)92.2透明質(zhì)酸與生物因子結(jié)合對軟骨及骨缺損修復應(yīng)用1.促進軟骨細胞的增殖

透明質(zhì)酸本身帶負電荷，有較強的親水性和高黏附性，與軟骨細胞之間有較強的親和力。而且還具有軟骨誘導功能，能為關(guān)節(jié)軟骨細胞提供營養(yǎng)，參與蛋白多糖聚合物的合成，通過糖蛋白多糖在軟骨細胞表面起構(gòu)建作用，還能促進表層關(guān)節(jié)的增生，維持未鈣化軟骨的厚度，對發(fā)生退行性變的關(guān)節(jié)軟骨在一定程度上具有促進其修復的作用.2.2透明質(zhì)酸與生物因子結(jié)合對軟骨及骨缺損修復應(yīng)用1.促進軟10透明質(zhì)酸改良后的復合物在生物骨組織中的應(yīng)用

透明質(zhì)酸易降解，其降解時間與其分子量的大小緊密相關(guān)。因此，要想延長透明質(zhì)酸分子在機體中的降解時間，勢必要通過化學修飾制備出一種分子量遠高于天然透明質(zhì)酸鈉分子的衍生物，即交聯(lián)的透明質(zhì)酸鈉衍生物。透明質(zhì)酸改良后的復合物在生物骨組織中的應(yīng)用透明質(zhì)酸易11透明質(zhì)酸復合物跟生長因子結(jié)合在骨組織中應(yīng)用

透明質(zhì)酸是骨修復中生長因子的良好運輸載體，但其作為支架的主要缺陷是它的低細胞黏附性能，而整合素是細胞表面受體的主要家族，對細胞和細胞外基質(zhì)的黏附起介導作用.

透明質(zhì)酸-整合素，基質(zhì)可作為生長因子的輸送載體，并具有潛在的臨床應(yīng)用價值。對于透明質(zhì)酸復合物的研究是現(xiàn)在生物材料研究的熱點，這種復合物結(jié)合自身物質(zhì)的優(yōu)點，又能彌補自身的不足，有著其他物質(zhì)不可比擬的優(yōu)勢，但是這種復合物的組織相容性、炎癥反應(yīng)和可降解性還沒有深入的研究，這可能是今后研究的熱點。透明質(zhì)酸復合物跟生長因子結(jié)合在骨組織中應(yīng)用透明質(zhì)酸是123.磷酸鈣

磷酸鈣作為生物體硬組織中主要的無機成分,具有良好的生物相容性、生物活性及生物可降解性,廣泛應(yīng)用于骨組織與牙齒修復和替換、藥物輸運和控制釋放、基因轉(zhuǎn)染及診斷成像等生物醫(yī)學領(lǐng)域。人工合成磷酸鈣材料的組成、結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌和結(jié)晶度等特性均與材料的制備方法有關(guān),且材料的這些特性對其應(yīng)用起到?jīng)Q定性作用。因此,發(fā)展不同的方法制備出具有特定組成、結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌、結(jié)晶度和性能的磷酸鈣納米材料對其應(yīng)用至關(guān)重要。本文綜述近年來在磷酸鈣納米材料的制備、表征、性能和應(yīng)用研究方面所取得的最新進展,討論室溫制備法、溶劑熱/水熱合成法、微波輔助快速合成法、靜電紡絲法及含磷生物分子磷源合成法等制備方法,分析磷酸鈣納米材料的性能及其在藥物裝載和可控釋放、蛋白質(zhì)吸附及釋放、生物成像等領(lǐng)域的應(yīng)用,展望磷酸鈣納米材料研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。3.磷酸鈣磷酸鈣作為生物體硬組織中主要的無機成分,具134.硫酸鈣

自上世紀80年代以來，人們開始研究人工骨材料，從而使得骨修復生物材料學蓬勃發(fā)展心。人們期望能夠獲得一種具有良好組織相容性、成骨活性、生物力學強度及與自體骨相近的替代材料。硫酸鈣作為一種在臨床上廣泛應(yīng)用的人工骨支架材料，它具有良好的生物相容性與降解性能、來源充足、滅菌方便等特點，被美國食品藥品管理局(FDA)批準應(yīng)用于臨床骨缺損的治療。4.硫酸鈣自上世紀80年代以來，人們開始研究人工骨材14硫酸鈣生物學特性4．1硫酸鈣的生物相容性大量的動物實驗及臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣植入后對宿主周圍組織無炎癥刺激及異物刺激反應(yīng)，無細胞毒性反應(yīng)。4．2硫酸鈣在機體內(nèi)的降解性能硫酸鈣在機體內(nèi)可以被完全降解、吸收，而且不會對血液中的鈣水平產(chǎn)生明顯的影響進一步研究發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣的降解速率在一定范圍內(nèi)是可預(yù)測的、可預(yù)期調(diào)控的，而控制分子晶體結(jié)構(gòu)、大小及形態(tài)是其關(guān)鍵作用。硫酸鈣生物學特性4．1硫酸鈣的生物相容性15硫酸鈣生物學特性4.3硫酸鈣的成骨性能在局部誘導新骨生成、促進材料在生物體骨缺損處進行替代修復是理想的人工骨材料必備的條件。目前，硫酸鈣的成骨機制還沒有被完全闡明。一般認為，硫酸鈣促進成骨主要是由于其具有良好的生物相容性和骨傳導性，這有利于成骨細胞長人材料內(nèi)部，實現(xiàn)了骨缺損的修復。硫酸鈣材料降解過程會形成局部的高鈣環(huán)境，能夠誘導成骨細胞的生長，協(xié)同弱酸環(huán)境誘導成骨因子的釋放，并且能夠促進與成骨細胞功能相關(guān)的多重mRNA及BMPl、BMP7、骨細胞受體(FGFRI)等因子的表達。研究表明，硫酸鈣支架材料具有良好的骨誘導活性，它能夠誘導血管生成，增強局部營養(yǎng)能力，并且能促進骨髓間充質(zhì)干細胞進行分化成骨細胞，促進了局部人工骨材料的血管化和成骨能力。硫酸鈣生物學特性4.3硫酸鈣的成骨性能164.2硫酸鈣在修復四肢骨缺損的臨床應(yīng)用

臨床研究發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣或硫酸鈣復合物植入缺損部位后能夠完全降解，并且在其降解過程中，能夠同時誘導新骨的形成。作為良好的填充材料，硫酸鈣植入由創(chuàng)傷、腫瘤等疾病引起的骨缺損部位，不會產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，并且術(shù)后不易復發(fā)。

目前的觀點是，硫酸鈣是一種安全、有效的骨移植替代材料，它能夠有效的阻止周圍軟組織快速長入，為骨組織的再生提供時間以及良好的環(huán)境。4.2硫酸鈣在修復四肢骨缺損的臨床應(yīng)用臨床研究發(fā)現(xiàn)174.3硫酸鈣骨水泥在長骨骨缺損方面的應(yīng)用

目前，硫酸鈣骨水泥已經(jīng)廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷、骨腫瘤病灶清除術(shù)、骨髓炎清除術(shù)等造成的干骺端松質(zhì)骨缺損。

研究表明硫酸鈣骨水泥能夠有效修復橈骨遠端粉碎性骨折，在6周時間內(nèi)，骨碎片即可達到牢固結(jié)合。當少量硫酸鈣骨水泥進入關(guān)節(jié)腔后，并未發(fā)現(xiàn)異位骨化等并發(fā)癥。臨床發(fā)現(xiàn)使用注射型硫酸鈣骨水泥，對跟骨骨折、脛骨平臺骨折、骨腫瘤病灶清除術(shù)等導致的骨缺損空腔等進行治療，均取得滿意效果。4.3硫酸鈣骨水泥在長骨骨缺損方面的應(yīng)用目前，硫酸184.4硫酸鈣作為藥物載體治療感染性骨缺損

感染性骨缺損、骨髓炎是骨科臨床經(jīng)常遇到的難題，因其容易反復發(fā)作，久治不愈，骨質(zhì)反復遭到破壞，并形成死骨，往往需經(jīng)歷多次的外科手術(shù)。

硫酸鈣可用作抗生素的載體，能夠定點用藥，在局部形成較高的藥物濃度，有效的抑制細菌生長，全身副作用小。

硫酸鈣材料在體內(nèi)可以完全吸收、降解，能夠有效的填充清創(chuàng)后的骨缺損死腔，具有良好的生物相容性、力學強度、骨傳導能力、成骨能力。4.4硫酸鈣作為藥物載體治療感染性骨缺損感染性骨缺194.5硫酸鈣小結(jié)

硫酸鈣作為一種傳統(tǒng)的骨科材料，不僅僅被用作石膏來固定骨折，同時被當作骨移植替代材料來修復各種骨缺損。

硫酸鈣具有諸多理想的骨移植替代材料的特點：①能在體內(nèi)被完全吸收。②具有良好的生物相容性與可成形性。③可作為新骨生長的支架，能夠填補骨缺損以及防止周圍軟組織快速長人。④能夠激活成骨細胞活性，誘導成骨。⑤能夠作為藥物的緩、控釋載體。⑥滅菌方便、自然界中蘊含量豐富等。

因此，硫酸鈣是具有廣闊應(yīng)用前景的、可作為骨移植的替代材料。當然，硫酸鈣還存在生物力學性能欠佳、降解速度稍快，不能單獨作為支架材料用于骨缺損修復等缺點。4.5硫酸鈣小結(jié)硫酸鈣作為一種傳統(tǒng)的骨科材料，不僅205.骨再生的研究現(xiàn)狀分析

骨缺損是臨床上較為常見的疾病，傳統(tǒng)臨床治療方法主要有自體骨移植與同種異體骨移植，但自體骨移植與同種異體骨移植均存在一定的治療缺陷，如自體骨移植存在供區(qū)并發(fā)癥與來源有限等缺點，同種異體移植存在并發(fā)疾病傳播和免疫排斥風險；而骨組織工程雖然有其自身的局限性，但因其可限制異體移植引發(fā)的疾病傳播、避免免疫排斥反應(yīng)等已逐漸成為一種新的治療骨缺損的模式。5.骨再生的研究現(xiàn)狀分析骨缺損是臨床上較為常見的疾病215.1骨組織移植物的類型骨移植物包括自體移植、異體移植，異種移植及組織工程材料，自體移植由于來源有限及感染等并發(fā)癥，限制臨床應(yīng)用。因此，其它類型的移植物被引入，以克服自體移植的局限性是非常必要的。研究分析，所有的移植物均具有不同的局限性。5.1骨組織移植物的類型骨移植物包括自體移植、異體移植，異種225.2自體移植

自體移植指從個體自身一個部位獲得組織移植于另一個部位，它們可以是松質(zhì)骨、皮質(zhì)骨或皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨結(jié)合，新鮮的自體移植包含存活細胞和骨誘導蛋白質(zhì)，如BMP-2、BMP一7、FGF及IGF等。

從生物學的角度來講，自體移植是最為理想的移植材料，因為其完全沒有免疫原性，保留了其原有的活性，由于缺乏免疫源性，因此在移植后可提高與宿主組織的整合性。

此外，對于其成骨特性、骨誘導性、骨傳導特性，新鮮自體移植均是最佳的，且可提供間充質(zhì)細胞、成骨前體細胞、成骨細胞以及生長因子。其缺點是，自體移植必須從自體骨組織獲取，從而增加供體部位疼痛、感染等并發(fā)癥，且對于大的骨質(zhì)缺損，來源有限，限制應(yīng)用。5.2自體移植自體移植指從個體自身一個部位獲得組織移235.3同種異體移植

同種異體移植指從同一種屬的不同個體獲得，由于自體移植的限制，同種異體移植已被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用，同種異體骨移植包括皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨或皮質(zhì)松質(zhì)骨的結(jié)合，諸如粉末狀、皮質(zhì)條、松質(zhì)立方塊，以脫鈣或未脫鈣、新鮮的、新鮮冷凍的、或冷凍干燥的形式。

移植的主要優(yōu)點是，容易獲得，避免犧牲宿主組織，具有良好的骨誘導和骨傳導性，但但缺乏活性細胞，因此，具有較低的成骨潛能。

同種異體骨移植存在傳播疾病的風險，且其可能導致免疫反應(yīng)，干擾骨愈合過程，可能導致移植物的排斥反應(yīng)，有研究表明同種異體骨移植是與自體骨移植相比是欠缺的比5.3同種異體移植同種異體移植指從同一種屬的不同個體245.4骨組織工程

骨組織工程涉及的主要因素主要包括種子細胞、生物支架材料與生長因子，種子細胞為骨組織工程形態(tài)與組織重建的基礎(chǔ)，生物支架材料是骨組織工程的關(guān)鍵因素。

生物支架材料為種子細胞提供有效的細胞外基質(zhì)環(huán)境，是種子細胞與生長因子的有效載體。

另一方面，支架材料為骨修復或新骨的生長提供有效的支撐作用，其支架材料的研究是骨組織工程的重點研究對象，生長因子主要為支架材料提供有效的調(diào)節(jié)作用。5.4骨組織工程骨組織工程涉及的主要因素主要包括種子255.5骨組織工程

天然聚合物的細胞兼容性與生物活性，通常是優(yōu)于合成聚合物，但是天然聚合物與有機合成聚合物機械性能相對是較差的，且降解速度無法控制。另一方面，生物降解合成材料(包括脂肪族聚酯)已經(jīng)被應(yīng)用于骨軟骨支架材料，依賴這個合成條件，其機械性能也容易去控制。5.5骨組織工程天然聚合物的細胞兼容性與生物活性，通265.6骨組織工程總結(jié)

我們總結(jié)了最近關(guān)于骨軟骨組織工程的最新進展，考慮到界面組織分層結(jié)構(gòu)的獨特特點，理論上，骨軟骨支架需要具有多相結(jié)構(gòu)，以模仿骨軟骨組織的正常結(jié)構(gòu)，然而多相結(jié)構(gòu)是非常復雜的，需控制每個階段的表型，例如每個層次結(jié)構(gòu)的降解速度以及不同層面的剪切應(yīng)力，因此目前主要研究針對于雙向支架，其雙支架相對于多向支架是較為簡單的。

然而對于兩個界面的穩(wěn)定性仍舊是需要提出質(zhì)疑的，這個弱的穩(wěn)定性可能是由于雙層界面結(jié)構(gòu)不同的工藝構(gòu)建造成，為了克服這一點，將雙向支架鑄造為一個整體結(jié)構(gòu)可能抵抗這個雙向結(jié)構(gòu)間的剪切應(yīng)力。另外有一點仍舊是值得懷疑的，雙向支架是否能夠分別充分地促進軟骨與成骨分化，這是因為在各相支架上，細胞分化的調(diào)節(jié)因子可能并非所期望的細胞因子，為了克服這一點，需要構(gòu)建一個時空上靶向調(diào)控的細胞因子投遞系統(tǒng)，通過使用這個系統(tǒng)，在不同支架上的細胞可獲得相應(yīng)的細胞信號因子，為細胞各自每個階段的分化調(diào)控發(fā)揮作用，因此，我們提出在未來的研究中，在雙向支架需充分利用時空靶向基因投遞系統(tǒng)，以滿足骨軟骨組織工程組織修復的應(yīng)用。5.6骨組織工程總結(jié)我們總結(jié)了最近關(guān)于骨軟骨組織工27

近年來，骨性關(guān)節(jié)炎和運動導致關(guān)節(jié)軟骨損傷的發(fā)病率逐漸上升。由于關(guān)節(jié)軟骨自我修復能力有限，關(guān)節(jié)軟骨損傷后的修復成為臨床急需解決的問題。關(guān)節(jié)軟骨修復的理想狀態(tài)是受損的軟骨能持續(xù)生成透明樣軟骨，新生組織與周圍組織融合，同時能夠符合關(guān)節(jié)軟骨的生物學和力學特性。6.關(guān)節(jié)軟骨新興的生物治療近年來，骨性關(guān)節(jié)炎和運動導致關(guān)節(jié)軟骨損傷的發(fā)病率逐漸286.1基因治療

基因治療的基本原理是利用目的基因修飾相關(guān)細胞，使其表達某些具有治療作用的基因產(chǎn)物，促進缺損處軟骨細胞的修復和增殖分化，并且可以在軟骨再生過程中持續(xù)、高效地分泌生長因子，完成修復過程。6.1基因治療基因治療的基本原理是利用目的基因修飾296．2

細胞治療

細胞治療是指通過向組織內(nèi)注射細胞，從而修復受損的組織。經(jīng)過多年的研究，細胞治療已逐漸走向臨床，包括腫瘤免疫細胞治療、干細胞治療等。在治療關(guān)節(jié)軟骨疾病方面主要用于骨性關(guān)節(jié)炎所導致的關(guān)節(jié)軟骨損傷。所用的細胞主要包括各種來源的干細胞以及軟骨細胞。干細胞主要包括間充質(zhì)干細胞、脂肪干細胞、臍血干細胞、外周血干細胞等，軟骨細胞則包括自體軟骨細胞和同種異體軟骨細胞。6．2細胞治療細胞治療是指通過向組織內(nèi)注射細胞，從306.3組織工程軟骨

組織工程軟骨的基礎(chǔ)研究主要集中在種子細胞和生物支架兩個關(guān)鍵因素上。種子細胞包括各種來源的干細胞和軟骨細胞。

近年來，國內(nèi)外不同學科專家在軟骨組織工程方面進行了大量的研究，取得了巨大成就，國內(nèi)外均有組織工程軟骨進入臨床研究階段。FulcoI[4胡等利用組織工程軟骨為5位因腫瘤切除鼻翼小葉的患者修復了切除的鼻翼小葉。術(shù)后1年，患者的鼻翼皮膚敏感性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和呼吸流量等各項指標均符合預(yù)期。6.3組織工程軟骨組織工程軟骨的基礎(chǔ)研究主要集中316.4關(guān)節(jié)軟骨未來展望

關(guān)節(jié)軟骨損傷后修復的理想狀態(tài)是新生的軟骨能較大程度的符合正常關(guān)節(jié)軟骨的生物學和力學性能。研究者和臨床工作者為了對受損的關(guān)節(jié)軟骨達到理想的修復狀態(tài)，針對關(guān)節(jié)軟骨損傷的修復進行深入的研究和探索，對傳統(tǒng)的治療手段不斷進行改進，一些新興的治療方法也逐漸應(yīng)用于臨床。基因治療、細胞治療和組織工程軟骨是目前較為常見的三項新興治療方式。相較于其他兩種技術(shù)，基因治療由于載體的安全性和基因表達的穩(wěn)定性等問題，目前仍局限于實驗室研究階段；細胞治療經(jīng)過多年的研究，已逐漸應(yīng)用于臨床，特別是自體軟骨細胞移植治療的患者已上萬例，是一種極具希望的治療關(guān)節(jié)軟骨損傷的方法；組織工程軟骨目前也有產(chǎn)品進入臨床試驗階段，可望在不久的將來逐漸應(yīng)用于臨床。6.4關(guān)節(jié)軟骨未來展望關(guān)節(jié)軟骨損傷后修復的理想狀態(tài)是327.3D打印技術(shù)在骨組織修復個體化治療中的應(yīng)用進展

傳統(tǒng)的各類骨組織修復材料均需要在術(shù)中由手術(shù)醫(yī)生進行調(diào)整。由于材料本身性質(zhì)的限制,難以達到與修復患區(qū)所需的形態(tài)完全一致,也是術(shù)后產(chǎn)生并發(fā)癥的主要原因。

而3D打印技術(shù),可以根據(jù)醫(yī)學影像和組織結(jié)構(gòu)的數(shù)字化信息處理,根據(jù)個體情況直接一次性成型所需要的假體,不僅可以提供更多的材料選擇,還可以實現(xiàn)假體的空間多維化及表面生物孔隙處理,在解決以往假體為大塊實體的弊端的同時實現(xiàn)輕量化,更接近生物特性,從而獲得更好的相容性,進一步減低了并發(fā)癥出現(xiàn)的可能,提高患者術(shù)后生活質(zhì)量。7.3D打印技術(shù)在骨組織修復個體化治療中的應(yīng)用進展傳33

7.13D打印技術(shù)在骨關(guān)節(jié)外科中的應(yīng)用

3D打印技術(shù)具備無需特殊模具、制作迅速、加工精確等特點,使得個體化的假體設(shè)計、制備成為可能。

植入物的大小、類型及位置等都能利用3D打印技術(shù)在術(shù)前有效確定,有利于術(shù)者制定最佳手術(shù)方案,從而指導術(shù)者開展個體化的關(guān)節(jié)外科手術(shù),使手術(shù)更精準,減少了手術(shù)時間和術(shù)中使用工具數(shù)量。7.13D打印技術(shù)在骨關(guān)節(jié)外科中的應(yīng)用3D打印技347.23D打印技術(shù)在顱頜面外科中的應(yīng)用

近年來,國外學者通過激光直接燒結(jié)Ti64粉末定制個性化骨板、個性化髁狀突—下頜骨骨板,進行下頜骨缺損的腓骨瓣游離移植修復術(shù),認為個性化骨板可以避免傳統(tǒng)手術(shù)中依賴醫(yī)生臨床經(jīng)驗反復修改調(diào)整鈦板這一過程,減少手術(shù)耗時,并且最大程度恢復下頜骨輪廓外形,減少術(shù)后并發(fā)癥。7.23D打印技術(shù)在顱頜面外科中的應(yīng)用近年來,國外357.3基于組織工程3D生物打印的骨科應(yīng)用

應(yīng)用3D打印制備的生物支架,能夠滿足生物相容性、生物活性、力學性能等要求,其高孔隙率的三維立體結(jié)構(gòu)更適合種子細胞增殖、分化與誘導成骨修復缺損,具有重大的應(yīng)用價值。

孫梁等通過3D打印技術(shù)制備的聚乳酸—聚羥乙酸/磷酸三鈣生物支架復合骨形成蛋白(bonemorphogeneticprotein,BMP)成功修復了兔15mm的骨缺損,成骨的速度與支架的降解速度得到完美的匹配。Samar等成功應(yīng)用3D打印技術(shù)制備抗張力與松質(zhì)骨相似的聚丙烯—磷酸三鈣支架。7.3基于組織工程3D生物打印的骨科應(yīng)用應(yīng)用3368富血小板血漿促進骨修復的研究

富血小板血漿（plateletrichplasma,PRP）來源于自體血漿，激活后可產(chǎn)生和釋放多種活性因子，能夠促進骨與軟組織修復，目前已被廣泛應(yīng)用于骨折延遲愈合、不愈合及股骨頭壞死的治療。加之獲取方式較為簡單PRP在骨修復領(lǐng)域的應(yīng)用前景較為光明。8富血小板血漿促進骨修復的研究富血小板血漿（pla37ＰＲＰ的作用原理ＰＲＰ的活性是基于其中血小板α顆粒被激活后所產(chǎn)生和釋放的多種活性因子。多種活性因子相互作用可促進組織修復.ＰＲＰ被激活釋放的大量活性因子中，ＴＧＦ－β可調(diào)節(jié)多種生物過程，包括細胞增殖、遷移、分化、凋亡及細胞外基質(zhì)的沉積，它的這種生物活性可促進ＢＭＳＣ向骨細胞轉(zhuǎn)化，加快骨組織的修復。ＰＲＰ的作用原理ＰＲＰ的活性是基于其中血小板α顆粒被激活38ＰＲＰ促進骨修復的臨床應(yīng)用目前ＰＲＰ的臨床應(yīng)用多集中在對骨關(guān)節(jié)炎、肌腱韌帶損傷、骨壞死、骨不連、軟組織感染壞死、肱骨外上髁炎等方面的治療。唐俊等對股骨頭壞死ＡＲＣＯ分期早期患者采用髓芯減壓并髂骨植骨聯(lián)合自體骨髓血及ＰＲＰ治療，結(jié)果患者關(guān)節(jié)疼痛明顯緩解，活動范圍接近或恢復正常，影像學發(fā)現(xiàn)壞死區(qū)有新生骨小梁通過，股骨頭囊性變消失。ＰＲＰ促進骨修復的臨床應(yīng)用目前ＰＲＰ的臨床應(yīng)用多集中在39ＰＲＰ促進骨修復的臨床應(yīng)用

Ｍａｒｔｉｎ等采用濃縮骨髓血和ＰＲＰ聯(lián)合髓心減壓治療７７例ＦｉｃａｔⅠ、Ⅱ期股骨頭壞死，結(jié)果大部分患者疼痛癥狀顯著改善，病變進程延緩。

Ｌａｔａｌｓｋｉ等對１９例患者采用牽張成骨技術(shù)進行治療，其中１０例同時給予ＰＲＰ，結(jié)果顯示應(yīng)用ＰＲＰ后患者外固定時間明顯縮短，且療效更好。ＰＲＰ促進骨修復的臨床應(yīng)用Ｍａｒｔｉｎ等采用濃縮40ＰＲＰ的其他應(yīng)用

除促進骨修復的作用外，ＰＲＰ還具有抗菌、止血、鎮(zhèn)痛等作用。

Ｇａｒｄｎｅｒ等在全膝關(guān)節(jié)置換術(shù)后將ＰＲＰ直接應(yīng)用于傷口處，認為ＰＲＰ可以使止血更徹底，減少圍手術(shù)期出血，加速組織修復，同時也減輕了術(shù)后疼痛。

董佩龍等將自體ＰＲＰ和血凝酶噴涂于人工全髖關(guān)節(jié)置換術(shù)的手術(shù)創(chuàng)面，發(fā)現(xiàn)患者術(shù)后引流量減少，術(shù)后疼痛明顯緩解，創(chuàng)面愈合加快。ＰＲＰ的其他應(yīng)用除促進骨修復的作用外，ＰＲＰ還具41骨組織修復研究進展42骨組織修復最新研究進展小組成員：曹俊杰李俊松陳海洋唐銀宏骨組織修復最新研究進展小組成員：曹俊杰李俊松陳海洋唐431.絲蛋白

絲蛋白，又名絲素蛋白，屬線狀蛋白質(zhì)，具有抗蛋自水解酶、抗紫外線，而且以其顯著的柔韌性、抗疲勞和與鋼材相似的張力強度，高溫下的熱穩(wěn)定性，在酸堿條件下的穩(wěn)定性，在一50℃～60℃的溫度范圍內(nèi)保持有良好的彈性等．

絲蛋白以其良好的生物相容性和生物降解性成為生物醫(yī)藥材料中的重要天然材料．以其高純度、低價格等優(yōu)點，在生物醫(yī)藥材料上的有廣闊的應(yīng)用前景．主要包括：藥物載體、骨骼與軟骨組織修復材料、神經(jīng)與血管移植等．1.絲蛋白絲蛋白，又名絲素蛋白，屬線狀蛋白質(zhì)，具有抗44

骨骼與軟骨組織是堅硬的結(jié)締組織，由細胞、纖維和基質(zhì)構(gòu)成．而絲蛋白在這之中起到的支架作用尤其重要．其優(yōu)異的機械性能、較低的炎癥反應(yīng)、緩慢生物降解性能和完善的生物相容性能，使其必然會成為骨骼與軟骨組織修復材料中的主要材料之一．1.1絲蛋白在骨組織修復中的應(yīng)用骨骼與軟骨組織是堅硬的結(jié)締組織，由細胞、纖維和基質(zhì)構(gòu)451.2絲蛋白應(yīng)用的實例1

張鋒等的研究充分證明了低降解速率的絲蛋白支架，其在體內(nèi)外骨發(fā)生研究方面具有潛在應(yīng)用價值；1.2絲蛋白應(yīng)用的實例1張鋒等的研究充分證明了低降46

謝瑞娟等啕將非水溶性的絲蛋白加入到磷酸鈣骨水泥中，制成復合粉體，再按一定的液固比將復合粉體調(diào)和成糊狀物，轉(zhuǎn)化為與骨有相似結(jié)構(gòu)的絲蛋白一磷酸鈣骨水泥復合材料。它具有良好的力學性能和生物相容性，通過注射器直接注入手術(shù)部位，可準確塑型固化作為骨修復的充填材料使用；或者在體外環(huán)境中自固化后再植入體內(nèi)，作為骨修復的植入材料使用．1.2絲蛋白應(yīng)用的實例2謝瑞娟等啕將非水溶性的絲蛋白加入到磷酸鈣骨水泥中，制47

NSunita等研究絲蛋白與金屬鈦的功能化應(yīng)用，mRNA轉(zhuǎn)運了骨涎蛋白、骨鈣蛋白和堿性磷酸酶到成骨細胞，強化絲蛋白、絲蛋白一RGD固定化鈦基體培養(yǎng)。1.2絲蛋白應(yīng)用的實例3NSunita等研究絲蛋白與金屬鈦的功能化應(yīng)用，mR481.3絲蛋白總結(jié)在生物材料領(lǐng)域中，絲蛋白具有極大的開發(fā)潛力．同時，仍然有一些問題需要解決：

(1)絲蛋白需要加工成不同的形態(tài)，以滿足不同的需求；

(2)生物降解速率應(yīng)能控制并且能匹配生物體的生長；

(3)表面改性是用來改善絲蛋白材料的生物相容性，生產(chǎn)臨床伎用的絲蛋白材料應(yīng)具有低免疫原性或無免疫原性；

(4)應(yīng)該研究出更多新的、有價值的絲蛋白材料用于臨床醫(yī)學．1.3絲蛋白總結(jié)在生物材料領(lǐng)域中，絲蛋白具有極大的開發(fā)潛力492.透明質(zhì)酸

透明質(zhì)酸是骨生物材料研究的新熱點。

透明質(zhì)酸具有高度黏彈性、可塑性、超強的吸水性、滲透性和良好的生物易吸收性，無免疫抗原性。

改性的透明質(zhì)酸不僅維持了原來優(yōu)越的性能，而且完善了其性能，使之更能適應(yīng)人體環(huán)境。

2.透明質(zhì)酸透明質(zhì)酸是骨生物材料研究的新熱點。502.1透明質(zhì)酸在骨關(guān)節(jié)炎治療中應(yīng)用

膝關(guān)節(jié)損傷、關(guān)節(jié)病骨關(guān)節(jié)炎是最常見的疾病，注射透明質(zhì)酸（玻璃酸鈉）已經(jīng)成為治療骨關(guān)節(jié)病的常見方法。關(guān)節(jié)滑液中的透明質(zhì)酸與蛋白質(zhì)結(jié)合在一起帶有大量的負電荷，有較強的吸水性和高度的黏滯性。蛋白多糖聚合體能夠提高關(guān)節(jié)液的潤滑性和黏彈性，并使?jié)櫥号c關(guān)節(jié)軟骨之間有較大的親和力。透明質(zhì)酸與蛋白多聚糖能緊密附著在關(guān)節(jié)面上起潤滑作用，從而減少關(guān)節(jié)運動阻力保護關(guān)節(jié)軟骨免受過度的機械磨損。2.1透明質(zhì)酸在骨關(guān)節(jié)炎治療中應(yīng)用膝關(guān)節(jié)損傷、關(guān)512.2透明質(zhì)酸與生物因子結(jié)合對軟骨及骨缺損修復應(yīng)用1.促進軟骨細胞的增殖

透明質(zhì)酸本身帶負電荷，有較強的親水性和高黏附性，與軟骨細胞之間有較強的親和力。而且還具有軟骨誘導功能，能為關(guān)節(jié)軟骨細胞提供營養(yǎng)，參與蛋白多糖聚合物的合成，通過糖蛋白多糖在軟骨細胞表面起構(gòu)建作用，還能促進表層關(guān)節(jié)的增生，維持未鈣化軟骨的厚度，對發(fā)生退行性變的關(guān)節(jié)軟骨在一定程度上具有促進其修復的作用.2.2透明質(zhì)酸與生物因子結(jié)合對軟骨及骨缺損修復應(yīng)用1.促進軟52透明質(zhì)酸改良后的復合物在生物骨組織中的應(yīng)用

透明質(zhì)酸易降解，其降解時間與其分子量的大小緊密相關(guān)。因此，要想延長透明質(zhì)酸分子在機體中的降解時間，勢必要通過化學修飾制備出一種分子量遠高于天然透明質(zhì)酸鈉分子的衍生物，即交聯(lián)的透明質(zhì)酸鈉衍生物。透明質(zhì)酸改良后的復合物在生物骨組織中的應(yīng)用透明質(zhì)酸易53透明質(zhì)酸復合物跟生長因子結(jié)合在骨組織中應(yīng)用

透明質(zhì)酸是骨修復中生長因子的良好運輸載體，但其作為支架的主要缺陷是它的低細胞黏附性能，而整合素是細胞表面受體的主要家族，對細胞和細胞外基質(zhì)的黏附起介導作用.

透明質(zhì)酸-整合素，基質(zhì)可作為生長因子的輸送載體，并具有潛在的臨床應(yīng)用價值。對于透明質(zhì)酸復合物的研究是現(xiàn)在生物材料研究的熱點，這種復合物結(jié)合自身物質(zhì)的優(yōu)點，又能彌補自身的不足，有著其他物質(zhì)不可比擬的優(yōu)勢，但是這種復合物的組織相容性、炎癥反應(yīng)和可降解性還沒有深入的研究，這可能是今后研究的熱點。透明質(zhì)酸復合物跟生長因子結(jié)合在骨組織中應(yīng)用透明質(zhì)酸是543.磷酸鈣

磷酸鈣作為生物體硬組織中主要的無機成分,具有良好的生物相容性、生物活性及生物可降解性,廣泛應(yīng)用于骨組織與牙齒修復和替換、藥物輸運和控制釋放、基因轉(zhuǎn)染及診斷成像等生物醫(yī)學領(lǐng)域。人工合成磷酸鈣材料的組成、結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌和結(jié)晶度等特性均與材料的制備方法有關(guān),且材料的這些特性對其應(yīng)用起到?jīng)Q定性作用。因此,發(fā)展不同的方法制備出具有特定組成、結(jié)構(gòu)、尺寸、形貌、結(jié)晶度和性能的磷酸鈣納米材料對其應(yīng)用至關(guān)重要。本文綜述近年來在磷酸鈣納米材料的制備、表征、性能和應(yīng)用研究方面所取得的最新進展,討論室溫制備法、溶劑熱/水熱合成法、微波輔助快速合成法、靜電紡絲法及含磷生物分子磷源合成法等制備方法,分析磷酸鈣納米材料的性能及其在藥物裝載和可控釋放、蛋白質(zhì)吸附及釋放、生物成像等領(lǐng)域的應(yīng)用,展望磷酸鈣納米材料研究領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。3.磷酸鈣磷酸鈣作為生物體硬組織中主要的無機成分,具554.硫酸鈣

自上世紀80年代以來，人們開始研究人工骨材料，從而使得骨修復生物材料學蓬勃發(fā)展心。人們期望能夠獲得一種具有良好組織相容性、成骨活性、生物力學強度及與自體骨相近的替代材料。硫酸鈣作為一種在臨床上廣泛應(yīng)用的人工骨支架材料，它具有良好的生物相容性與降解性能、來源充足、滅菌方便等特點，被美國食品藥品管理局(FDA)批準應(yīng)用于臨床骨缺損的治療。4.硫酸鈣自上世紀80年代以來，人們開始研究人工骨材56硫酸鈣生物學特性4．1硫酸鈣的生物相容性大量的動物實驗及臨床應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣植入后對宿主周圍組織無炎癥刺激及異物刺激反應(yīng)，無細胞毒性反應(yīng)。4．2硫酸鈣在機體內(nèi)的降解性能硫酸鈣在機體內(nèi)可以被完全降解、吸收，而且不會對血液中的鈣水平產(chǎn)生明顯的影響進一步研究發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣的降解速率在一定范圍內(nèi)是可預(yù)測的、可預(yù)期調(diào)控的，而控制分子晶體結(jié)構(gòu)、大小及形態(tài)是其關(guān)鍵作用。硫酸鈣生物學特性4．1硫酸鈣的生物相容性57硫酸鈣生物學特性4.3硫酸鈣的成骨性能在局部誘導新骨生成、促進材料在生物體骨缺損處進行替代修復是理想的人工骨材料必備的條件。目前，硫酸鈣的成骨機制還沒有被完全闡明。一般認為，硫酸鈣促進成骨主要是由于其具有良好的生物相容性和骨傳導性，這有利于成骨細胞長人材料內(nèi)部，實現(xiàn)了骨缺損的修復。硫酸鈣材料降解過程會形成局部的高鈣環(huán)境，能夠誘導成骨細胞的生長，協(xié)同弱酸環(huán)境誘導成骨因子的釋放，并且能夠促進與成骨細胞功能相關(guān)的多重mRNA及BMPl、BMP7、骨細胞受體(FGFRI)等因子的表達。研究表明，硫酸鈣支架材料具有良好的骨誘導活性，它能夠誘導血管生成，增強局部營養(yǎng)能力，并且能促進骨髓間充質(zhì)干細胞進行分化成骨細胞，促進了局部人工骨材料的血管化和成骨能力。硫酸鈣生物學特性4.3硫酸鈣的成骨性能584.2硫酸鈣在修復四肢骨缺損的臨床應(yīng)用

臨床研究發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣或硫酸鈣復合物植入缺損部位后能夠完全降解，并且在其降解過程中，能夠同時誘導新骨的形成。作為良好的填充材料，硫酸鈣植入由創(chuàng)傷、腫瘤等疾病引起的骨缺損部位，不會產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，并且術(shù)后不易復發(fā)。

目前的觀點是，硫酸鈣是一種安全、有效的骨移植替代材料，它能夠有效的阻止周圍軟組織快速長入，為骨組織的再生提供時間以及良好的環(huán)境。4.2硫酸鈣在修復四肢骨缺損的臨床應(yīng)用臨床研究發(fā)現(xiàn)594.3硫酸鈣骨水泥在長骨骨缺損方面的應(yīng)用

目前，硫酸鈣骨水泥已經(jīng)廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷、骨腫瘤病灶清除術(shù)、骨髓炎清除術(shù)等造成的干骺端松質(zhì)骨缺損。

研究表明硫酸鈣骨水泥能夠有效修復橈骨遠端粉碎性骨折，在6周時間內(nèi)，骨碎片即可達到牢固結(jié)合。當少量硫酸鈣骨水泥進入關(guān)節(jié)腔后，并未發(fā)現(xiàn)異位骨化等并發(fā)癥。臨床發(fā)現(xiàn)使用注射型硫酸鈣骨水泥，對跟骨骨折、脛骨平臺骨折、骨腫瘤病灶清除術(shù)等導致的骨缺損空腔等進行治療，均取得滿意效果。4.3硫酸鈣骨水泥在長骨骨缺損方面的應(yīng)用目前，硫酸604.4硫酸鈣作為藥物載體治療感染性骨缺損

感染性骨缺損、骨髓炎是骨科臨床經(jīng)常遇到的難題，因其容易反復發(fā)作，久治不愈，骨質(zhì)反復遭到破壞，并形成死骨，往往需經(jīng)歷多次的外科手術(shù)。

硫酸鈣可用作抗生素的載體，能夠定點用藥，在局部形成較高的藥物濃度，有效的抑制細菌生長，全身副作用小。

硫酸鈣材料在體內(nèi)可以完全吸收、降解，能夠有效的填充清創(chuàng)后的骨缺損死腔，具有良好的生物相容性、力學強度、骨傳導能力、成骨能力。4.4硫酸鈣作為藥物載體治療感染性骨缺損感染性骨缺614.5硫酸鈣小結(jié)

硫酸鈣作為一種傳統(tǒng)的骨科材料，不僅僅被用作石膏來固定骨折，同時被當作骨移植替代材料來修復各種骨缺損。

硫酸鈣具有諸多理想的骨移植替代材料的特點：①能在體內(nèi)被完全吸收。②具有良好的生物相容性與可成形性。③可作為新骨生長的支架，能夠填補骨缺損以及防止周圍軟組織快速長人。④能夠激活成骨細胞活性，誘導成骨。⑤能夠作為藥物的緩、控釋載體。⑥滅菌方便、自然界中蘊含量豐富等。

因此，硫酸鈣是具有廣闊應(yīng)用前景的、可作為骨移植的替代材料。當然，硫酸鈣還存在生物力學性能欠佳、降解速度稍快，不能單獨作為支架材料用于骨缺損修復等缺點。4.5硫酸鈣小結(jié)硫酸鈣作為一種傳統(tǒng)的骨科材料，不僅625.骨再生的研究現(xiàn)狀分析

骨缺損是臨床上較為常見的疾病，傳統(tǒng)臨床治療方法主要有自體骨移植與同種異體骨移植，但自體骨移植與同種異體骨移植均存在一定的治療缺陷，如自體骨移植存在供區(qū)并發(fā)癥與來源有限等缺點，同種異體移植存在并發(fā)疾病傳播和免疫排斥風險；而骨組織工程雖然有其自身的局限性，但因其可限制異體移植引發(fā)的疾病傳播、避免免疫排斥反應(yīng)等已逐漸成為一種新的治療骨缺損的模式。5.骨再生的研究現(xiàn)狀分析骨缺損是臨床上較為常見的疾病635.1骨組織移植物的類型骨移植物包括自體移植、異體移植，異種移植及組織工程材料，自體移植由于來源有限及感染等并發(fā)癥，限制臨床應(yīng)用。因此，其它類型的移植物被引入，以克服自體移植的局限性是非常必要的。研究分析，所有的移植物均具有不同的局限性。5.1骨組織移植物的類型骨移植物包括自體移植、異體移植，異種645.2自體移植

自體移植指從個體自身一個部位獲得組織移植于另一個部位，它們可以是松質(zhì)骨、皮質(zhì)骨或皮質(zhì)骨與松質(zhì)骨結(jié)合，新鮮的自體移植包含存活細胞和骨誘導蛋白質(zhì)，如BMP-2、BMP一7、FGF及IGF等。

從生物學的角度來講，自體移植是最為理想的移植材料，因為其完全沒有免疫原性，保留了其原有的活性，由于缺乏免疫源性，因此在移植后可提高與宿主組織的整合性。

此外，對于其成骨特性、骨誘導性、骨傳導特性，新鮮自體移植均是最佳的，且可提供間充質(zhì)細胞、成骨前體細胞、成骨細胞以及生長因子。其缺點是，自體移植必須從自體骨組織獲取，從而增加供體部位疼痛、感染等并發(fā)癥，且對于大的骨質(zhì)缺損，來源有限，限制應(yīng)用。5.2自體移植自體移植指從個體自身一個部位獲得組織移655.3同種異體移植

同種異體移植指從同一種屬的不同個體獲得，由于自體移植的限制，同種異體移植已被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用，同種異體骨移植包括皮質(zhì)骨、松質(zhì)骨或皮質(zhì)松質(zhì)骨的結(jié)合，諸如粉末狀、皮質(zhì)條、松質(zhì)立方塊，以脫鈣或未脫鈣、新鮮的、新鮮冷凍的、或冷凍干燥的形式。

移植的主要優(yōu)點是，容易獲得，避免犧牲宿主組織，具有良好的骨誘導和骨傳導性，但但缺乏活性細胞，因此，具有較低的成骨潛能。

同種異體骨移植存在傳播疾病的風險，且其可能導致免疫反應(yīng)，干擾骨愈合過程，可能導致移植物的排斥反應(yīng)，有研究表明同種異體骨移植是與自體骨移植相比是欠缺的比5.3同種異體移植同種異體移植指從同一種屬的不同個體665.4骨組織工程

骨組織工程涉及的主要因素主要包括種子細胞、生物支架材料與生長因子，種子細胞為骨組織工程形態(tài)與組織重建的基礎(chǔ)，生物支架材料是骨組織工程的關(guān)鍵因素。

生物支架材料為種子細胞提供有效的細胞外基質(zhì)環(huán)境，是種子細胞與生長因子的有效載體。

另一方面，支架材料為骨修復或新骨的生長提供有效的支撐作用，其支架材料的研究是骨組織工程的重點研究對象，生長因子主要為支架材料提供有效的調(diào)節(jié)作用。5.4骨組織工程骨組織工程涉及的主要因素主要包括種子675.5骨組織工程

天然聚合物的細胞兼容性與生物活性，通常是優(yōu)于合成聚合物，但是天然聚合物與有機合成聚合物機械性能相對是較差的，且降解速度無法控制。另一方面，生物降解合成材料(包括脂肪族聚酯)已經(jīng)被應(yīng)用于骨軟骨支架材料，依賴這個合成條件，其機械性能也容易去控制。5.5骨組織工程天然聚合物的細胞兼容性與生物活性，通685.6骨組織工程總結(jié)

我們總結(jié)了最近關(guān)于骨軟骨組織工程的最新進展，考慮到界面組織分層結(jié)構(gòu)的獨特特點，理論上，骨軟骨支架需要具有多相結(jié)構(gòu)，以模仿骨軟骨組織的正常結(jié)構(gòu)，然而多相結(jié)構(gòu)是非常復雜的，需控制每個階段的表型，例如每個層次結(jié)構(gòu)的降解速度以及不同層面的剪切應(yīng)力，因此目前主要研究針對于雙向支架，其雙支架相對于多向支架是較為簡單的。

然而對于兩個界面的穩(wěn)定性仍舊是需要提出質(zhì)疑的，這個弱的穩(wěn)定性可能是由于雙層界面結(jié)構(gòu)不同的工藝構(gòu)建造成，為了克服這一點，將雙向支架鑄造為一個整體結(jié)構(gòu)可能抵抗這個雙向結(jié)構(gòu)間的剪切應(yīng)力。另外有一點仍舊是值得懷疑的，雙向支架是否能夠分別充分地促進軟骨與成骨分化，這是因為在各相支架上，細胞分化的調(diào)節(jié)因子可能并非所期望的細胞因子，為了克服這一點，需要構(gòu)建一個時空上靶向調(diào)控的細胞因子投遞系統(tǒng)，通過使用這個系統(tǒng)，在不同支架上的細胞可獲得相應(yīng)的細胞信號因子，為細胞各自每個階段的分化調(diào)控發(fā)揮作用，因此，我們提出在未來的研究中，在雙向支架需充分利用時空靶向基因投遞系統(tǒng)，以滿足骨軟骨組織工程組織修復的應(yīng)用。5.6骨組織工程總結(jié)我們總結(jié)了最近關(guān)于骨軟骨組織工69

近年來，骨性關(guān)節(jié)炎和運動導致關(guān)節(jié)軟骨損傷的發(fā)病率逐漸上升。由于關(guān)節(jié)軟骨自我修復能力有限，關(guān)節(jié)軟骨損傷后的修復成為臨床急需解決的問題。關(guān)節(jié)軟骨修復的理想狀態(tài)是受損的軟骨能持續(xù)生成透明樣軟骨，新生組織與周圍組織融合，同時能夠符合關(guān)節(jié)軟骨的生物學和力學特性。6.關(guān)節(jié)軟骨新興的生物治療近年來，骨性關(guān)節(jié)炎和運動導致關(guān)節(jié)軟骨損傷的發(fā)病率逐漸706.1基因治療

基因治療的基本原理是利用目的基因修飾相關(guān)細胞，使其表達某些具有治療作用的基因產(chǎn)物，促進缺損處軟骨細胞的修復和增殖分化，并且可以在軟骨再生過程中持續(xù)、高效地分泌生長因子，完成修復過程。6.1基因治療基因治療的基本原理是利用目的基因修飾716．2

細胞治療

細胞治療是指通過向組織內(nèi)注射細胞，從而修復受損的組織。經(jīng)過多年的研究，細胞治療已逐漸走向臨床，包括腫瘤免疫細胞治療、干細胞治療等。在治療關(guān)節(jié)軟骨疾病方面主要用于骨性關(guān)節(jié)炎所導致的關(guān)節(jié)軟骨損傷。所用的細胞主要包括各種來源的干細胞以及軟骨細胞。干細胞主要包括間充質(zhì)干細胞、脂肪干細胞、臍血干細胞、外周血干細胞等，軟骨細胞則包括自體軟骨細胞和同種異體軟骨細胞。6．2細胞治療細胞治療是指通過向組織內(nèi)注射細胞，從726.3組織工程軟骨

組織工程軟骨的基礎(chǔ)研究主要集中在種子細胞和生物支架兩個關(guān)鍵因素上。種子細胞包括各種來源的干細胞和軟骨細胞。

近年來，國內(nèi)外不同學科專家在軟骨組織工程方面進行了大量的研究，取得了巨大成就，國內(nèi)外均有組織工程軟骨進入臨床研究階段。FulcoI[4胡等利用組織工程軟骨為5位因腫瘤切除鼻翼小葉的患者修復了切除的鼻翼小葉。術(shù)后1年，患者的鼻翼皮膚敏感性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和呼吸流量等各項指標均符合預(yù)期。6.3組織工程軟骨組織工程軟骨的基礎(chǔ)研究主要集中736.4關(guān)節(jié)軟骨未來展望

關(guān)節(jié)軟骨損傷后修復的理想狀態(tài)是新生的軟骨能較大程度的符合正常關(guān)節(jié)軟骨的生物學和力學性能。研究者和臨床工作者為了對受損的關(guān)節(jié)軟骨達到理想的修復狀態(tài)，針對關(guān)節(jié)軟骨損傷的修復進行深入的研究和探索，對傳統(tǒng)的治療手段不斷進行改進，一些新興的治療方法也逐漸應(yīng)用于臨床?；蛑委?、細胞治療和組織工程軟骨是目前較為常見的三項新興治療方式。相較于其他兩種技術(shù)，基因治療由于載體的安全性和基因表達的穩(wěn)定性等問題，目前仍局限于實驗室研究階段；細胞治療經(jīng)過多年的研究，已逐漸應(yīng)用于臨床，特別是自體軟骨細胞移植治療的患者已上萬例，是一種極具希望的治療關(guān)節(jié)軟骨損傷的方法；組織工程軟骨目前也有產(chǎn)品進入臨床試驗階段，可望在不久的將來逐漸應(yīng)用于臨床。6.4關(guān)節(jié)軟骨未來展望關(guān)節(jié)軟骨損傷后修復的理想狀態(tài)是747.3D打印技術(shù)在骨組織修復個體化治療中的應(yīng)用進展

傳統(tǒng)的各類骨組織修復材料均需要在術(shù)中由手術(shù)醫(yī)生進行調(diào)整。由于材料本身性質(zhì)的限制,難以達到與修復患區(qū)所需的形態(tài)完全一致,也是術(shù)后產(chǎn)生并發(fā)癥的主要原因。

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