隋曉棟　馮爽　李丹

【摘要】 頜面部大面積骨缺損的修復是口腔頜面外科手術的一大難題。目前臨床常用的修復方式包括：贗復體修復、血管化骨肌瓣移植、同種異體骨移植等技術。近年來，隨著骨組織工程技術研究的逐步深入，為修復頜骨缺損帶來了新的思路。

【關鍵詞】 骨組織工程； 支架材料； 成骨因子

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2017.1.084 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6805（2017）01-0150-02

【Abstract】 The repair of large area bone defect in the maxillofacial region has been a major problem in oral and maxillofacial surgery.At present，the methods of repairing in clinic includs prosthesis prosthesis，vascularized bone flap transplantation，allograft bone transplantation，and so on.In recent years，with the deepening of the research of bone tissue engineering，it brings a new way of thinking for repairing jaw defects.

【Key words】 Bone tissue engineering； Scaffold material； Osteogenic factor

First-authors address：Binzhou Medical University，Binzhou 264003，China

骨組織工程是利用醫(yī)學原理與工程技術結合[1]，將體外培養(yǎng)及擴增后得到的種子細胞，接種于具備良好生物相容性且能夠吸收降解的支架材料上，輔以誘導因子誘導細胞的增殖以及新血管的長入，逐漸達到修復骨缺損的目的的一種修復方式[2]。目前實驗室已在種子細胞選擇、支架材料選取、細胞與支架材料結合及血管化等方面取得了較大進步，但是存在的問題也不能忽視。

1 載體材料

優(yōu)良的支架材料可促進種子細胞的黏附與增殖，具有與組織細胞生長相一致的生物降解性。目前，人工合成材料、天然衍生材料和復合支架材料是臨床實驗階段常用的骨組織工程支架材料。

1.1 人工合成材料支架

人工合成無機材料中廣泛應用于骨替代材料的是羥基磷灰石為代表的磷酸鈣陶瓷，機體對這類材料的免疫抑制較輕，但此類材料存在脆性強、可塑性差、在機體難以降解等缺點。對于人工合成材料的改進，Young等通過快速反應燒結結合壓緊呈盤技術構建了鈣鋁黃長石多空陶瓷材料支架，通過與傳統雙相磷酸鈣陶瓷支架相比，成骨細胞的黏附及增殖率顯著提高，同時檢測到成骨基因（RunX2、骨鈣素、骨橋蛋白、骨涎蛋白）等的較高表達水平[3]。與傳統無機材料降解性較差不同，該材料能夠促進形成抗酒石酸酸性磷酸酶從而激活骨髓細胞產生多核破骨細胞，增強了支架材料的可降解性。

1.2 天然衍生支架材料

天然衍生支架材料等高分子材料具備良好的可塑形，可根據需要制成頜骨缺損的復雜形態(tài)。Ren等[4]應用聚乳酸-羥基乙酸共聚物制造出約100～250 ?m孔徑的支架材料與骨髓間充質干細胞復合培養(yǎng)修復兔下頜骨缺損，發(fā)現術后3個月下頜骨缺損完全修復。雖然高分子材料可以用于骨組織工程材料，但其較差的機械強度，不易有效的與細胞因子信號識別等缺點也同樣不能忽視。

1.3 復合支架材料

目前對單一類型支架材料的研究從未停止，但單一支架材料的固有缺陷常常難以克服[5]。隨著基礎研究和修復重建材料的進步，利用先進手段將有機/無機材料整合成為復合支架材料在實際應用中獲得了很好的修復效果。

現常用的復合材料主要有生物陶瓷材料與天然高分子材料的復合、納米羥基磷灰石與膠原復合等[6]。康獻剛等[7]通過將同種異體骨粉與高分子材料殼聚糖結合制成復合多空支架，結果發(fā)現與對照組單純殼聚糖制備的支架相比，冷凍干燥制備的復合多孔支架在新生骨量以及成骨速度方面具有顯著優(yōu)勢。此實驗構建的復合支架材料克服了單一殼聚糖支架不具備成骨作用的缺陷，具有良好孔隙率，有利于細胞的黏附和新血管的形成，為成功修復各種復雜形態(tài)頜骨缺損提供了良好的應用前景。

近年來在醫(yī)學領域開展的3D打印技術[8]，經過20多年的發(fā)展，該技術現已應用于口腔種植、骨科、口腔頜面外科手術中。在3D打印技術的輔助下，制備的生物支架材料可實現孔徑、孔隙率、貫通性的調控，同時具備精度高及可重復性等優(yōu)勢。張海峰等[9]運用3D打印技術構建聚乳酸（PLA）-羥基磷灰石（HA）復合支架并在新西蘭大白兔單側脛骨內側建立體內生物反應器模型，結果生成了較多的新生骨組織并且骨小梁的排列致密?？梢娊Y合3D打印技術的復合材料能在體內生物反應器內構建性能較好的組織工程骨。

2 種子細胞

種子細胞是骨組織工程中生物活性的來源，理想的種子細胞應該具有成骨潛能，優(yōu)良的增殖和分化能力，細胞易于獲取無致瘤性傾向等特性。

2.1 骨髓來源種子細胞

骨髓中含有間充質干細胞，在一定條件的誘導下能增殖分化成骨組織，屬于多潛能干細胞。Shen等[10]構建犬自體髂骨骨塊復合骨髓間充質干細胞膜片作為實驗組，單純犬自體髂骨骨塊作為對照組，分別植入到上頜骨兩側骨缺損縫隙中，觀察比較兩組術后的骨吸收率，骨小梁密度等指標。結果顯示，實驗組犬上頜缺損裂隙中新形成骨的骨體積分數以及骨密度高于對照組。此實驗也證明骨髓間充質干細胞膜片有促進新骨形成的潛力。

2.2 其他來源種子細胞

由于脂肪、肌肉、外周血等組織同樣可分離出間充質干細胞且增殖能力優(yōu)于骨髓間充質干細胞，同時具有來源廣泛獲取時創(chuàng)傷小等優(yōu)勢被越來越多的運用到骨組織工程[11]。Feng等[12]通過構建β-磷酸三鈣支架結合脂肪干細胞，應用富含血小板血漿（PRP）提供細胞因子構建組織工程骨作為實驗組修復兔下頜骨缺損，不加入脂肪干細胞，只將β-磷酸三鈣支架及富含血小板血漿（PRP）的支架材料作為對照組。術后半年檢測骨體積分數、骨密度等指標，發(fā)現實驗組均高于對照組。此實驗提示新型脂肪干細胞/β-磷酸三鈣支架（β-TCP）/富含血小板血漿（PRP）復合物可應用于頜骨修復及組織工程當中。

3 生長因子

種子細胞的生長、分化受很多信號共同參與調控。其中，生長因子、細胞因子、生長抑制因子等共同參與了這一系統調控。目前研究者多是運用基因工程技術構建病毒或非病毒載體，將具有成骨能力的基因轉染至種子細胞內，通過細胞增殖實現成骨能力基因的大量表達，促進局部成骨。

人骨形態(tài)發(fā)生蛋白7（hBMP-7）是最早應用于臨床的BMP，BMP-7主要通過誘導間充質干細胞內的轉錄因子Run字2和Osterix的表達，實現向成骨細胞的分化[13]。汪衛(wèi)國等[14]利用AdEasy腺病毒，構建了攜帶人骨形態(tài)發(fā)生蛋白7（hBMP-7）基因的重組腺病毒載體，經體外轉染實驗，觀察復合犬骨髓基質干細胞（DMSCs）的珊瑚羥基磷灰石（coral hydroxyapatite，CHA）支架在修復下頜骨缺損的效果，結果顯示材料與周圍骨質緊密結合，最終形成的組織呈現交織狀骨組織學特征。

人工合成神經多肽P物質（SP）是一種小分子多肽，是動員干細胞和促進創(chuàng)傷修復的重要分子，體外人工合成方便易得，并且沒有不良藥理作用或遺傳毒性，王天玨等[15]構建自固化磷酸鈣（CPC）-明膠-SP復合組織工程材料支架植入兔下頜骨狀缺損模型當中觀察支架形態(tài)與骨愈合情況，通過與對照組固化磷酸鈣（CPC）-明膠復合支架植入后頜骨缺損修復情況相比，加載活性物質SP后，能夠在材料內、外部釋放多肽生物活性，從而發(fā)揮自主誘導機體干細胞動員的能力，Micro CT顯示實驗組周圍骨質愈合良好，且材料內成骨效率優(yōu)于對照組。此實驗也證實人工合成神經多肽P物質能夠促進種子細胞在體內的成骨化。

4 存在問題與展望

口腔頜面部有著特殊的解剖生理外形，身處多種微生物環(huán)境之中，這些都增加了骨組織工程修復頜骨缺損的難度，在繼續(xù)發(fā)展和完善骨組織工程三大技術的同時，對于阻礙和影響骨組織工程發(fā)展的相關技術的解決以及涉及到骨組織工程發(fā)展的相關政策法規(guī)、醫(yī)療產品質量標準規(guī)范的制定等，仍是骨組織工程工作者努力的方向。

參考文獻

[1]黃旭，劉建華.口內入路下頜骨良性腫瘤切除同期自體骨移植修復重建術的臨床研究[J].中國修復重建外科雜志，2014，28（2）：192-196.

[2] Venkatesan J，Kim S K.Chitosan composites for bone tissue engineering-an overview[J].Mar Drugs，2010，8（8）：2252-2266.

[3] Roohani-Esfahani S I，No Y J，Lu Z，et al.A bioceramic with enhanced osteogenic properties to regulate the function of osteoblastic and osteocalastic cells for bone tissue regeneration[J].Biomed Mater，2016，11（3）：035018.

[4] Ren T，Ren J.The bone formation in vitro and mandibular defect repair using PLGA porous scaffolds[J].Biomed Mater Res A，2005，74（4）：562-569.

[5] Pu Y，Wu H，Lu S，et al.Adiponectin Promotes Human Jaw Bone Marrow Stem Cell Osteogenesis[J].Dental Research，2016，3（26）：1-7.

[6]趙天源，孫紅.骨組織工程支架材料及其血管化的研究進程[J].中國組織工程研究，2013，17（38）：6832-6838.

[7]康獻剛，趙智遠.殼聚糖-同種異體骨粉復合多孔支架修復大鼠骨缺損的實驗研究[J].中國修復重建外科雜志，2016，30（3）：298-302.

[8] Bandyopadhyay A，Das S.3D printing of biomaterials[J].MRS Bull，2015，40：108-115.

[9]張海峰，杜子婧，毛曦媛，等.3D打印PLA-HA復合材料構建組織工程骨的實驗研究[J].國際骨科學雜志，2016，37（1）：57-63.

[10] Shen Y，Ma H Y.Bone mesenchymal stem cell sheet transplantation combined with autologous iliac bone for repair of alveolar cleft[J].Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu，2014，18（50）：8108-8112.

[11] Kern S，Eichler H.Comparative analysis of mesenchymal stem cells from bone marrow umbilical cord blood， or adipose tissue[J].Stem Cells，2006，24（5）：1294-1301.

[12] Feng Z H，Liu J Q.Biotin-avidin mediates the binding of adipose-derived stem cells to a porous β-tricalcium phosphate scaffold：Mandibular regeneration[J].Experimental and Therapeutic Medicine，2015，11（22）：737-746.

[13] Xiao Y T，Xiang L X.Bonemorphogenet[J].Biochem Bionphys Res Communun，2007，362（3）：550-560.

[14]汪衛(wèi)國，李偉奇，鄧詠華，等.hBMP-7基因修飾犬骨髓基質干細胞復合珊瑚羥基磷灰石修復下頜骨缺損[J].口腔醫(yī)學研究，2015，31（1）：4-6.

[15]王天玨，吳迪.P物質促進磷酸鈣-明膠復合材料支架修復頜骨缺損的研究[J].口腔醫(yī)學，2015，12（35）：999-1002.

（收稿日期：2016-09-22）