组织工程学修复骨缺损的研究进展

１２Ｓａｎｃｈｅ｝Ｒ目１喵Ｊ．ＳｏｎｇＳ．Ｃａｒｄｅｚｏ－ＰｅｌａｅｚＦ．ｅｔａ１．Ａｄｕｌｔｂｏｎｅｎｍｒ—Ｗｗｓｔｒｄｎａｌｃｅｉｌｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｉｎｔｏｎｅｕｒａ】ｃｅｌｌｓｉｎｖｉｔｒｏ［Ｊ］ＪＥｘｐＮｅｕｍｌ，２０００，１６４（２）：２４７～２５６１３Ｄ眩自ｗａＭ．ＴａｋａｈａｓｈｉＩ，ＥｓａｋｉＭ．ｅｌ＂ｄＳｃｉａｔｉｃｎｅｌｗｅｄｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｉｎｒａｔｓｉｎｄｕｅｅｄｂｙｔｒａｎ旦ｐｌｍａｔａｔｉｏｎｏｆｉｎｖｊｔｒｏｄｉｆｆｅｒｅａｔｔｉａｔｅｄｂｏｎｅｍａｒ－ｒｏｗＳｔｌ＂ｏｒ—ｃｅｌｌｓ［Ｊ］ＥｕｒＪＮｅｕｒｃ８ｃｉ．２００１．１４（１１）：１７７１－－１７７６１４ＢｉａａｃｏＰ，ＲｉｍｉｎｕｃｃｉＭ．Ｇｒｏｎｔｈｃ６Ｓ，ｅｔａｌＢｏｎｅｒ／１；ａｒｒｏｗｓｔｌｖｍａｌｓｔｅｍｃｅｉｌｓ：ｎａｔｔｔｒｃ，ｂｉｏｌｏｇｙ，ａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｆｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］ＪＳｃｉ一∞，２００１，１９（３）：１８０～１９２１５ＢｉａｅｋＩＢ．Ｗ∞ｄｂ哪ＤＡｄｕｌｔｒａｔａｎｄｈｔｗｎａｎｂｏｎｅｍａｍｗ８ｔｒｏｒｄｓｔ￡ａ＇ｎｃｅｌｌｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｉｎｔｏｎｅｕｍａｍ［Ｊ］ＪＢｌｏｏｄｃｅｌ】ｓＭｏｌＤｉｓ，２００１。

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８９（８）：３３８～３５１组织工程学修复骨缺损的研究进展广西医科大学第一附属医院创伤骨科手外科（南宁５３００２１）牛通综述赵劲民审校骨缺损在临床上比较常见，其治疗特别是大段骨缺损的治疗是一个非常棘手的问题。

近２０多年来组织工程的发展为骨缺损的修复治疗开辟了一条崭新的道路。

在修复骨缺损的过程中涉及到种子细胞、支架材料、细胞因子、组织工程化骨的构建和临床应用等一系列过程。

本文就这些方面作一综述。

１种子细胞种子细胞是组织工程学研究中最基本的问题。

组织工程学种子细胞的来源是多渠道的，目前其来源主要有皮质骨、松质骨、骨膜、骨髓、骨外组织以及胚胎干细胞。

皮质骨、松质骨、骨膜来源的成骨细胞能表达成骨细胞表型【“，且骨膜中含有较多的骨原细胞，而骨原细胞具有分化潜能可以增值分化为成骨细胞。

因此成骨细胞是骨组织工程学研究较多的种子细胞之一。

但是上述三者来源的成骨细胞存在较多的缺陷，如取材困难、来源有限、扩增能力有限及免疫排斥等，因而不能稿足骨组织工程的要求。

胚胎千细胞具有分化为三个胚层的能力，体外培养后可分化为肠上皮细胞（内胚层）、软骨、骨、平滑肌、横纹肌（中胚层）及神经细胞（外胚层）等，并且可以大量扩增和定向诱导为具体干细胞，应用这种千细胞可以进行多种移植。

Ｂｕｔｔｅｒｙ等¨Ｊ证实用含地塞米松、肛甘油磷酸、维生素Ｃ等培养液或与成骨细胞共同培养均可诱导ＥＳＣｓ向成骨细胞转化，因此胚胎干细胞可以作为骨组织工程学的种子细胞，但是存在免疫排斥较强的缺陷。

于是寻找一种取材方便，对机体损伤小；体外培养中具有较强的增值和向成骨方向定向分化的能力；植人体内后能耐受机体免疫排斥，继续保持良好的生物学活性；安全性好的种子细胞变得非常必要。

骨髓基质干细胞可以从骨髓中抽取并可以多次抽取，因此它的来源不受限制，取材方便，对供体损伤小，易于分离培养，并且具有体外增殖能力强，大量传代培养后仍具有成骨能力，成为目前应用最广泛的种子细胞。

２支架材料支架材料也是组织工程中的重要组成部分，它为种子细胞提供了黏附、增殖、分化的空间结构和生长模板，并且可以引导组织再生，控制组织或器官的性状。

支架材料可以有不　万方数据匿堂壅堂２Ｑ壁§生§旦复堑鲞复呈塑同的分类方法：以结构可以分为封闭式和开放式；以形态可以分为纤维状、海绵状、凝胶状等；以来源可以分为天然生物材料和人工合成生物材料。

天然生物材料主要有胶原、脱钙骨基质及经物理化学高温处理的动物骨、纤维蛋白、硫酸软骨素、壳聚糖、藻酸盐几丁质等。

人工合成生物材料叉可以分为人工台成无机材料和人工合成可降解有机高分子材料，前者以生物活性玻璃陶瓷、自凝固磷酸钙水泥、羟基磷灰石、磷酸三钙、珊瑚转化的羟基磷灰石为代表；后者以聚乳酸、聚羟基乙酸及其共聚物、硅氧烷凝胶、聚醚酯为代表。

骨组织工程中理想的支架材料应当具有以下特征：三维多孔的连接网络，有利于细胞生长、养分传输和代谢产物的排放；生物相容性和可降解性好，降解速度和吸收速度可以调控，以适应细胞或组织在体内体外的生长；化学表面适合细胞的黏附、增殖和分化；机械性能与所植入组织的要求相匹配【３Ｊ。

随着对材料一生物体相互作用机理的不断研究，人们对生物材料的要求已从机械强度、亲水性、可降解性和易加工程度等理化性能和生物相容性的基本要求，发展到对生物材料的形状结构进行精密设计和加工，对生物材料的表面改造和修饰，赋予生物材料特定的生物特性和功能【４・“。

仿生学材料就是近年发展的趋势，ＲＧＤ序列或基因与支架整合后可提高细胞的黏附与增生Ｌ６ｊ。

其它技术如药物控释技术等也在试验中广泛应用，可咀通过控制生物因子的释放调整组织再生速度Ｌ７Ｊ。

将ｒｈＢＭＰ一２、碱性成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子在植人体内前包被倒水凝胶中，有促进成骨和成血管的作用【８Ｊ。

目前先进的工程制造技术对支架材料的发展做出了巨大的贡献，可以对毫米和微米尺度的结构进行控制，特别是近年采用的纳米技术，可以对生物材料的纳米结构进行设计和加工＿９Ｊ，在结合计算机辅助设计、计算机辅助加工和快速原型制造技术等，可以在短期内制造出既具有精确解剖学形态、又具备所需尺寸孔径和孔率的三维多｝Ｌ支架材料。

但需建立化学因素单一化的或生物活性精细确定的“表面”模型，并对模型表面的理化性质进行精确测定，对细胞在不同模型表面上的生物学行为进行定量观测，以揭示细胞／材料表面相互作用的分子机制㈨“Ｊ。

在此基础上，对表面进行分子设计，以减少不必要的界面反应，使表面结构具有有序性、特定分子间的可识别性和运动性，增加表面相容性和生物活性，并能对环境中的生化、力学等各种刺激信号作出响应．近而从分子水平诱导人们所需的特异性、可控性生物响应．实现理想的功能替代【１“。