第四军医大学西京医院成功实施世界首例组织工程再生骨修复大段骨缺损技术

2017年6月13日,世界首例通过组织工程方法修复长度超过10cm的负重骨骨缺损病例在第四军医大学西京医院成功实施,实现了国际性难题——组织工程再生骨修复大段骨缺损的重大突破。 据了解，该技术通过采集患者自身细胞，培养获得足够细胞数量后，复合到能与人体相容的多孑L生物材料上形成组织工程骨复合物，再植入患者体内骨缺损处进行修复。即在体外根据骨缺损形状尺寸，定制构建“长出”个性化、带有细胞活性的组织工程再生骨。

骨诱导膜中H型血管动态表达及耦合骨生成修复大段骨缺损

背景:骨诱导膜技术治疗大段骨缺损存在骨修复缓慢、成骨质量不佳等问题。H型血管具有诱导成骨作用,可增强局部成血管-成骨偶联作用,促进骨修复,但H型血管在骨诱导膜中的作用鲜有报道。目的:构建SD大鼠胫骨大段骨缺损模型,观察骨诱导膜中H型血管表达特征,进而明确骨诱导膜中H型血管表达高峰点与植骨最佳时期。方法:采用随机数字表法将60只SD大鼠随机分为对照组(n=30)与模型组(n=30),两组又各自分为骨水泥植入后4,6,8周3个亚组,每组10只大鼠。对照组与模型组大鼠均构建右侧胫骨4 mm骨缺损模型,模型组植入聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥诱导骨生物膜形成,对照组不植入骨水泥。骨水泥植入后4,6,8周,每个时间点随机取6只大鼠,模型组切取骨诱导膜组织,对照组切取对应部位的非骨性软组织,通过免疫荧光鉴定H型血管动态表达,苏木精-伊红染色观察诱导膜组织形态改变,血管造影观察血管形成情况,免疫组化染色检测成骨细胞特异性转录因子表达;每个时间点剩余4只大鼠,模型组切开诱导膜后取出骨水泥,植入自体尾骨,对照组骨缺损区植入自体尾骨,植骨后8周进行胫骨缺损部位Micro-CT评估。结果与结论:①免疫荧光染色显示,模型组H型血管表达在骨水泥植入后6周最明显,模型组骨水泥植入后各时间点的H型血管表达高于对照组(P<0.05);②苏木精-伊红染色与血管造影检测显示,模型组骨水泥植入后各时间点的新生血管数、血管体积均大于对照组(P<0.05),模型组组内新生血管数、血管体积大小顺序为:骨水泥植入后8周>骨水泥植入后6周>骨水泥植入后4周;③免疫组化染色显示,模型组骨水泥植入后各时间点的成骨细胞特异性转录因子阳性表达高于对照组(P<0.05),模型组成骨细胞特异性转录因子阳性表达在骨水泥植入后6周最明显;④Micro-CT检测显示,模型组3个亚组的骨修复效果明显优于对照组对应的亚组,模型组骨水泥植入后6周亚组的骨修复效果优于骨水泥植入后4,8周亚组。结果表明:骨诱导膜中H型血管呈动态表达并在骨水泥植入后6周达高峰,在骨水泥植入后6周进行骨诱导膜植骨可获得良好的骨修复效果。

西京医院实施世界首例组织工程再生骨修复大段骨缺损技术

本报讯 6月13日，第四军医大学西京医院召开新闻发布会，宣布该院利用组织工程再生骨技术修复大段骨缺损获得或功，实现了这一国际性难题的重大突破。经西安交通大学教育部科技查新工作站查新，该病例为世界首例通过组织工程方法修复的长度超过10cm的负重骨骨缺损病例。

基于骨组织工程技术比较骨碎补总黄酮两种给药方式修复大鼠大段骨缺损模型的效果

背景:复合材料支架治疗大段骨缺损已被证实有效,但骨修复缓慢、成骨质量不佳是其主要问题。骨碎补总黄酮可促进成骨、加速骨愈合,但骨碎补总黄酮给药途径依然局限于灌胃形式,局部载药直接作用于骨缺损部位方式的研究仍相对不足。目的:构建骨碎补总黄酮缓释微球/β-磷酸三钙复合支架,观察骨碎补总黄酮局部给药与灌胃两种方式修复大鼠胫骨大段骨缺损的差异。方法:利用3D打印技术构建多孔β-磷酸三钙支架;采用超声乳化溶剂透析法制备骨碎补总黄酮缓释微球;采用冷冻干燥法制备骨碎补总黄酮缓释微球/β-磷酸三钙支架。将40只SD大鼠随机分为4组,应用环形外固定支架构建大鼠胫骨3 mm骨缺损模型,空白组骨缺损处不植入任何材料,空白支架组植入单纯的β-磷酸三钙支架,灌胃支架组植入β-磷酸三钙支架并联合骨碎补总黄酮灌胃处理,载药支架组植入骨碎补总黄酮缓释微球/β-磷酸三钙复合支架,术后8周进行缺损部位影像学检测、组织学染色与免疫组化染色。结果与结论:①X射线片与Micro-CT检测显示,空白组缺损区几乎无骨痂生成;空白支架组可见生成的骨痂连接截骨端,截骨线依稀可见;灌胃支架组截骨线基本消失,可见较多新骨连接截骨两端;载药支架组可见大量骨痂生成,截骨线完全消失,皮质重建良好,髓腔再通;②苏木精-伊红、Masson和番红固绿染色显示,空白组缺损区域内可见少量血管及大量结缔组织填充;空白支架组可见较多骨基质形成,但成熟度不高;灌胃支架组可见大量骨基质形成且成熟度较高;载药支架组截骨缺损间隙内生成大量骨样组织,软骨组织成熟度高,且髓腔再通趋势明显;③免疫组化染色显示,相比于空白支架组和空白组,灌胃支架组与载药支架组的转化生长因子β与骨形态发生蛋白2表达更高(P<0.05),且载药支架组高于灌胃支架组(P<0.05);④结果表明,骨碎补总黄酮无论是以局部给药方式还是灌胃给药方式均可促进骨缺损修复,但两种方式之间存在效果差异,以骨碎补总黄酮缓释微球局部给药方式效果更佳。

骨组织工程支架材料在骨缺损修复及3D打印技术中的应用

背景:骨组织工程在骨缺损修复方面起着非常重要的作用,可呈递生物活性物质,促进骨组织生长,进而修复骨缺损,其中,支架是骨组织工程的三要素之一,3D打印技术可以实现骨组织修复的个体化治疗,从而个性化定制人工骨。目的:分析几种常用的骨组织工程支架材料的生物学特性,探讨3D打印技术在骨组织工程支架构建中的应用。方法:通过检索2005至2016年Pub Med和万方数据库有关骨组织工程支架材料和3D打印技术应用的相关文献。以"组织工程支架,骨缺损,高分子材料,陶瓷材料,金属材料,复合材料,3D打印"为中文检索词,"Tissue Engineering Scaffold,bone defects,polymer materials,Bioceramics,Metal Materials,Composite Materials,3D printing"为中文检索词,检索摘要内同时包含上述检索词的文献,排除重复性研究,最终纳入65篇文献进一步分析。结果与结论:(1)目前常用的骨组织工程支架材料包括聚合物材料(如天然聚合物材料和高分子聚合物材料)、生物陶瓷和金属材料等,根据材料的特性将不同材料复合可以弥补单一材料的缺点,并制备新型的组织工程支架材料;(2)用于组织工程骨制作的3D打印技术包括熔融沉积技术、选择性激光烧结技术、低温沉积制造技术等;(3)3D打印应用于骨组织工程支架构建时,所用的粉末或黏合剂需具备一定的条件,如流动性、稳定性与可湿性等;用于打印的粉末材料可分为人工合成多聚体、天然高分子聚合物、生物陶瓷及它们的混合物;不同粉末材料的粉末各自优缺点不同,且最终成型效果也不尽相同;(4)3D打印技术制作的骨组织工程支架在力学、结构、个性化方面有其独特的优势,在骨支架制造方面有广泛的应用前景。

山羊胫骨大段骨缺损的组织工程骨修复及放射性核素显像监测

目的探讨组织工程骨对山羊大段骨缺损的修复能力及放射性核素骨显像技术在此过程中的监测效果。方法将27只中国青山羊,分为组织工程骨组、人工骨组和对照组(每组9只)并分别造成左侧胫骨2cm骨缺损。对组织工程骨组缺损区植入珊瑚羟基磷灰石(CHAP)和骨髓基质干细胞(BMSc)复合体,人工骨组植入CHAP,对照组则不植入任何填充物。采用放射性核素骨显像于术后2、4、8周监测各组骨修复情况。结果通过放射性核素骨显像测定的感兴趣区(ROI)计数和T/NT比值显示:对照组在各时间点均未见再血管化的表现及明显的成骨活动;人工骨组随着时间的延长其血管再生的数量和成骨的质量呈现出上升的趋势;组织工程骨组上升趋势更为显著。结论组织工程骨较人工骨具有更佳的修复大动物大段骨缺损的能力,放射性核素骨显像在修复过程中有比较准确的预测效果。

组织工程引导骨再生膜修复节段性骨缺损

目的 将组织工程技术和引导性骨再生技术相结合修复长骨节段性缺损。方法 兔 2 7只 ,动物模型均为桡骨 1 2cm节段性骨 骨膜缺损 ,分成 3组 ,A组 :利用体外构建的细胞 材料复合物膜修复 ;B组 :利用单纯的膜材料进行修复 ;C组 :断端不作任何处置作空白对照。分别观察 3、 6、 12周后进行X线观察和组织学观察。结果 A组的骨愈合优于B组 ,在 12周时已经完成骨缺损的修复 ,B组在术后 12周仍处于塑形改建之中 ;C组 12周形成典型的骨不连。结论 将组织工程的技术与引导性骨再生技术相结合 ,可以比单纯的引导性骨再生更好地修复长骨节段性缺损。

纳米粒子在骨组织工程化基因修饰治疗中的应用

背景:传统的骨组织工程技术治疗临界骨缺损存在成骨效率低、安全性差等问题。而以非病毒纳米粒子为基因载体构建的基因强化型骨组织工程移植物,具有更高的成骨效率和安全性,引起了国内外学者的广泛关注和研究。目的:对当前国内外有关纳米粒子在组织工程成骨基因治疗研究中取得的新技术、新方法以及面临的挑战等进行综述,旨在为纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗研究提供参考。方法:第一作者在Pub Med、Web of Science和中国知网数据库上进行文献检索,并以“Bone defect repair,Bone tissue engineering,Gene delivery,Nanoparticles,Non-viral gene vector,Sustained release technology,Sequential release,Targeted delivery”作为英文检索词,以“骨缺损修复,骨组织工程,基因递送,纳米粒子,非病毒基因载体,缓释技术,序贯释放,靶向递送”作为中文检索词,最终纳入84篇文献进行总结。结果与结论:(1)在骨缺损愈合的各个生理阶段进行针对性的基因递送可以显著增强骨修复效果。在早期炎症阶段,通过纳米粒子递送抗炎基因来调节炎症反应,可以为后续骨愈合奠定基础;在血管新生期,向局部递送促血管化基因有助于形成高度组织化、可灌注的血管系统,加快骨愈合速度;随着血管化的进行,骨骼的神经再支配也开始发生,此时递送促神经再生的功能性基因有利于促进神经化骨再生;在成骨阶段,通过构建纳米粒子-成骨基因复合物,可以直接提升支架及体内新骨形成的效率。(2)各种有机、无机纳米颗粒、金属有机框架和外泌体等非病毒纳米载体,在骨组织工程基因治疗中具有巨大的潜力,这些纳米基因载体各有其独特的优势和不足,因此在实际应用时,需要根据基因转染效率、生物安全性和成骨特性等因素选择最合适的类型。(3)为了全面提升递送基因的效果,目前主要通过对纳米载体进行各种功能设计来增强基因转染效率,包括增强缓释性和多基因递送序贯性等时间调控能力、增强对骨组织和成骨相关细胞的空间靶向能力、增强跨膜运输效率和细胞核靶向能力等全过程调控手段。(4)未来要进一步推动纳米粒子介导的骨组织工程基因治疗在临床上的应用,还需要克服诸多技术挑战,包括提高有机纳米基因载体的基因转染效率、降低无机纳米载体的生物安全性风险、优化新型纳米载体的生产工艺以及促进其它生理过程与成骨交互作用等,这些问题也是未来骨组织工程基因治疗的研究热点和潮流。

组织工程技术在骨缺损修复中的应用进展

组织工程技术是材料工程学与生命科学结合而产生的一项新技术,即是将生物材料、种子细胞及细胞因子相结合,修复受损组织的技术。近年来在骨缺损修复领域得到了广泛的关注与应用,改变了传统的以损伤修复创伤的治疗模式,并表现出明显优势。动物实验表明,组织工程修复骨缺损明显优于其它各种传统的治疗方法;尤其是转基因技术运用于组织工程后,显著提高了受损骨组织的修复效率。临床实验证实组织工程骨在受损部位能稳定存在,且发挥正常生理功能。因此,组织工程技术已成为骨缺损修复的一种新治疗手段,显示出广阔的应用前景。

组织工程骨再生修复骨缺损的实验研究

目的：观察不同浓度成骨细胞于三维胶原凝胶载体中植入体内的骨再生效果，确立成骨细胞于三维胶原凝胶载体中植入的最佳有效浓度。方法：采用胶原酶、胰蛋白酶消化方法分离、培养成骨细胞，然后按10^7、10^6、10^5、10^4/ml将成骨细胞包埋于I型胶原凝胶载体中植入兔桡骨骨缺损区域，于术后1－8周采用形态学观察、双能量X线骨密度测量、电镜观察其骨再生过程。结果：成骨细胞按10^7、10^6、10^5、10^4/ml植入组和对照组骨缺损桥接率于术后4周时分别为40％、65％、31．25％、5．55％、5％，植入8周时分别为41．67％、75％、37．5％、10％、8．33％；成骨细胞按10^7、10^6、10^5、10^4/ml植入组和对照组于术后6周骨密度分别为0．112±0．018、0．159±0．033、0．122±0．039、0．066±0．002、0．067±0．009，术后8周骨密度分别为0．150±0．059、0．173±0．041、0．145±0．023、0．103±0．023、0．102±0．033。扫描电镜观察成骨细胞植入1周时细胞呈圆形或椭圆形，其周围可见大量呈疏松排的胶原纤维；植入3周时已经有骨陷窝形成，骨陷窝中的成骨细胞突起多、细、短；植入5周时骨陷窝已钙化，骨小管很清晰；成骨细胞突起变少、变粗、变长。结论：成骨细胞于三维胶原凝胶中按10^7、10^6、10^5/ml均有明显促骨再生效果，其最佳细胞密度为10^6/ml。

引导骨组织再生技术在口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损种植修复中的应用

目的研究分析在口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损种植修复中应用引导骨组织再生技术的效果。方法选取2020年1月~2021年2月枣庄市薛城区人民医院收治的92例口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损患者作为研究对象,按照随机数表法将患者分为对照组和观察组,每组46例。对照组应用上颚前牙二期种植修补术治疗,观察组应用引导骨组织再生技术治疗。比较两组患者修复效果、成骨效果、美学效果及心理状态。结果观察组修复成功率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗前,两组牙槽骨厚度比较,差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,观察组牙槽骨厚度、成骨厚度均显著大于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗前,两组患者白色美学标准(WES)、红色美学标准(PES)评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,观察组白色美学标准(WES)、红色美学标准(PES)评分均显著高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗前,两组患者抑郁、焦虑评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);治疗后,观察组抑郁、焦虑评分均显著低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论在口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损患者治疗中,通过应用引导骨组织再生技术,能够显著提高患者修复效果、成骨效果及美学效果,同时还可以有效改善患者心理状态,值得临床应用。

生物支架材料及打印技术修复骨缺损

背景:近年来随着生物支架材料和生物打印技术的发展,组织工程骨成为了骨缺损修复的研究热点。目的:简述当前骨缺损的治疗方式,总结制备组织工程骨支架的生物材料及生物打印技术,探讨生物材料和打印技术在组织工程中的应用及目前面临的挑战。方法:以“bone defect,tissue engineering,biomaterials,3D printing technology,4D printing technology,bioprinting,biological scaffold,bone repair”或“骨缺损,组织工程,生物材料,3D打印技术,4D打印技术,生物打印,生物支架,骨修复”等作为检索词,应用计算机在中国知网、PubMed、Web of Science数据库检索2009-01-01/2022-12-01发表的相关文献,最后经第一作者筛除并追加收录优质参考文献,共纳入93篇文章进行综述。结果与结论:骨缺损的治疗方式主要有骨移植、膜引导再生技术、基因治疗、骨组织工程技术等,最佳的治疗方式仍没有定论。骨组织工程技术是治疗骨缺损的新兴技术,通过构建能促进成骨细胞增殖分化及增强骨形成能力的三维结构,成为当前研究的重点热点技术。生物支架材料多种多样,各具特点,有利有弊,单一的生物材料无法满足组织工程骨对支架的需求,通常将多种材料复合互补使支架在满足力学性能需求的同时兼顾生物性能。生物打印技术能对支架的孔隙进行调节、构建复杂的空间结构,更利于细胞的黏附增殖和分化。新兴的4D打印技术引入“时间”作为第四维度,使制备的支架具有动态性,随着智能材料的同步发展,4D打印技术为未来骨缺损高效修复提供了可能。

引导骨组织再生技术种植修复口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损的临床研究

目的：探讨引导骨组织再生技术种植修复口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损的临床效果。方法：选取2014年3月-2015年4月在本院诊治的口腔颌面部上颌前牙缺失患者63例,随机分为治疗组（33例）和对照组（30例）。对照组运用上前牙二期种植方法,但是没有进行骨量恢复,治疗组采用GBR技术进行上颌前牙种植,待人工牙根固定后植入人工骨粉。分别于术后当日、种植牙负重6个月及12个月对两组患者软组织红色美学参数及种植体周围骨水平进行比较分析。结果：与基线水平比较,两组病例种植牙负重6个月、12个月红色美学指数值均显著上升（P〈0.05）,比较两组之间的差异无统计学意义（P〉0.05）。种植牙负重12个月后,与基线水平比较,除了牙槽突外形和唇侧龈缘水平两项指标无明显差异,两组病例其它红色美学参数各项指标均显著提升（P〈0.05）;而两组间各项指标水平比较无统计学意义（P〉0.05）。结论：GBR术能够有效地处理创伤性牙损坏合并骨组织受损患者的咀嚼及语言能力,有利于外貌的恢复,且具有对余留牙损害小的特点,在口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损治疗中效果和前景均较好。

骨组织工程技术修复骨缺损的研究进展

骨缺损的修复一直是骨科临床的难题,经过40余年的发展,骨组织工程最终确立了将骨再生相关分子、成骨活性细胞与支架材料三者复合,构建组织工程骨的基本模式,这种基因增强的组织工程技术使修复骨缺损的各种因素在时间和空间上达到了完美的结合。本文对应用骨组织工程技术促进骨缺损修复研究的近期进展予以综述。

骨组织工程技术及其在颌骨修复重建中的应用

由于先天畸形、外伤、肿瘤、炎症、牙周病所致的颌骨缺损和缺失是口腔颌面外科功能性重建的重要课题。传统的方法如骨移植、骨代用品和人工材料的应用以及牵引成骨都存在一定的局限性。包括供区的创伤、排异反应和疾病的传播等。90年代以来,组织工程学和骨组织工程学的发展为颌骨缺损和缺失的修复重建开创了一条新的途径。本文就这门学科的发展概况、应用于颌骨修复中的三个关键问题(组织工程的种子细胞、支架材料和血管化问题)以及在颌骨修复重建中的实验研究和临床前景作一概述。

评价引导骨组织再生技术在口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损种植修复中的应用

目的探讨引导骨组织再生(GBR)技术在口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损种植修复中的应用效果。方法回顾性分析2012年1月~2018年3月我院收治的34例口腔颌面部创伤导致的牙缺失伴骨缺损患者的临床资料,对照组(n=17)采用上前牙二期种植,没有恢复骨量。观察组(n=17)通过GBR技术种植上颌前牙,当人工牙根固定后再植入人工骨粉。比较两组患者的修复效果。结果负重6个月、12个月后,两组患者的红色美学参数均比基线水平显著提高,差异具有统计学意义(P<0.05);但组间比较没有明显差异(P>0.05)。结论采用引导故再生技术进行种植修复,能够有效恢复患者的咀嚼功能、语言功能和外观,具备临床推广价值。

组织工程学及细胞归巢理论在颌面部骨组织缺损修复中的应用

由于先天畸形、外伤、肿瘤、炎症、慢性疾病等所致的颌骨缺损和缺失可以使面部外形发生显著的变化.人们一直在探索一种简单易行损伤小且效果显著的方法来恢复组织的缺损.在义齿修复领域,近年来,我国种植技术的兴起为口腔修复方法开拓了崭新的思路,然而由于骨组织的缺损修复条件的限制,使一些患者无法进行以种植技术为基础的修复治疗.一些无牙颌患者,由于牙槽嵴严重的吸收使修复义齿的固位能力和稳定性无法得到有效的保障,虽然人们想出了多种改良的方法来增强修复效果,但结果始终不尽完美.因此,包括口腔颌面外科、修复科、牙周科、种植科等多学科都将骨缺损的修复作为研究的重点.

引导骨组织再生技术种植修复口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损的临床效果分析

目的分析引导骨组织再生技术种植修复口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损的临床效果。方法数据资料自本院2018年1月~2019年1月口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损患者中抽取64例,借助抛硬币法将患者分为两个小组(对照组n=32、观察组n=32),两组均实施上颌前牙种植,而观察组增加引导骨组织再生(GBR)技术,分析两组治疗效果。结果观察组术后不良反应率显著降低,牙槽嵴股吸收距离低于对照组,P<0.05。结论口腔颌面部创伤后牙缺失伴骨缺损治疗过程中选择引导骨组织再生技术进行种植修复,可有效预防种植松动、种植体与骨界面结合不良的问题,改善牙槽嵴股吸收状态,疗效显著。