预制基于三维打印的个性化、血管化组织工程骨修复下颌骨缺损的实验研究

大型颌骨缺损的修复一直是临床医生面临的难题，采用组织工程方法修复颌骨缺损成为目前的研究热点。三维打印技术的发展已能满足颌骨缺损修复对支架复杂外部形状和内部精细结构的制作要求。血管化仍是骨组织工程研究面临的瓶颈，采用体内预制的方法已证实能促进组织工程骨的血管化和骨生成。本实验在前期研究的基础上，采用三维打印技术制作符合下颌骨缺损形状的个性化多孔β-磷酸三钙支架，复合rhBMP-2后植入小型猪的背阔肌中，预构个性化、血管化组织工程骨。在成骨后，将其转移修复下颌骨缺损。另外，将空置、复合或未复合rhBMP-2的个性化支架直接植入下颌骨缺损。采用SPECT/CT、血管造影、组织学、生物力学和分子生物学等手段观察基于三维打印的个性化生物活性支架异位成骨能力、异位构建的组织工程骨三维形状和生物力学特点，比较该支架原位植入和异位构建组织工程骨转移修复下颌骨缺损的效果，为临床应用该技术提供依据。

预制个性化、血管化组织工程骨瓣（PCBF）进行下颌骨重建是目前的研究热点。在本课题中，我们采用三维打印技术(熔融沉积制造和自动注浆成型技术)制作个性化的聚乳酸/聚羟乙酸共聚物/磷酸三钙(Poly-lactic-co-glycolic acid Tri-calcium phosphate, PLGA/TCP)和β-TCP的支架进行PCBF预制和颌骨修复。实验一，体内、外实验验证该材料无明显细胞毒性、生物相容性佳。将三维打印的PLGA/TCP和TCP支架，数控加工制造的个性化β-TCP支架复合BMP-2后，分别植入恒河猴背阔肌。结果发现，钛网包裹的PLGA/TCP/BMP支架有成骨，无钛网包裹的没有成骨，两种个性化TCP/BMP支架有成骨。这说明钛网对于PLGA/TCP/BMP支架构建PCBF具有促进作用；个性化TCP/BMP支架的异位成骨能力优于PLGA/TCP/BMP支架。实验二，在Mimics上对恒河猴下颌骨行虚拟手术，比较基于三维打印和数控加工的β-TCP支架和三维打印的PLGA/TCP的PCBF瓣修复下颌骨缺损的效果。结果发现基于个性化TCP支架的PCBF其修复下颌骨缺损的效果最佳。实验三，采用SPECT/CT观察PCBF的成骨和修复下颌骨缺损的效果，结果表明SPECT/CT可以无创的检测个性化、血管化组织工程骨的成骨过程，PCBF在材料植入后的8-12周转位是合适的时间段。