三维打印构建组织工程化牙槽骨的实验研究

无牙颌患者因牙槽骨的废用性萎缩造成牙槽骨吸收，导致义齿修复困难。构建仿人类组织工程化牙槽骨用于牙槽骨重建的相关研究极少，在我国基本处于研究的难点。本课题组通过前期基础实验证实：bFGF转染BMSCs可增强BMSCs的成骨能力；煅烧羊椎骨双相陶瓷既具有良好的组织相容及生物降解性能，又具有利于细胞相互交换的合适孔隙率。本项目拟建立组织工程化牙槽骨制造系统，该系统使用容积CT成像技术重构无牙颌牙槽骨的三维解剖图像，以煅烧羊椎骨双相陶瓷为支架材料，bFGF基因转染的BMSCs为种子细胞，通过三维打印技术快速成形组织工程化的牙槽骨，其既具有类似天然骨组织的三维支架结构，又具有较强成骨能力。随后将组织工程化牙槽骨植入动物模型中以检测其成骨能力和血管化程度。通过本项研究，将进一步探究仿人类组织工程化骨成骨和血管化的机制，进而为组织工程化牙槽骨的临床应用奠定实验及理论基础。

在本项目完成过程中，在探明羊椎骨煅烧陶瓷骨粉理化成份、结构和生物相容性的基础上，将陶瓷骨粉复合PVA胶体，应用三维打印的方法，构建出生物相容性和力学性能良好的仿人类牙槽骨三维立体支架模型—PVA/陶瓷骨粉/羊牙槽骨支架。而且，构建bFGF-重组慢病毒载体，其可携带bFGF基因整合入BMSCs细胞基因组，bFGF基因可长期稳定表达，持续增强BMSCs细胞成骨及成血管功能。此外，揭示出bFGF基因转染后，BMSCs细胞阶段性表达骨桥蛋白、骨钙素等成骨非特异性基因的机制，探明bFGF基因转染对BMSCs体外成骨能力的影响。最后，将体外构建的PVA/陶瓷骨粉/羊牙槽骨支架模型复合bFGF基因转染的BMSCs，回植入仿无牙颌动物模型下牙槽骨内，并在第4、8周时，进行大体、X线、CT成像及HE染色等检查，观测术区有大量成骨样细胞聚集及成软骨样结构，微血管爬入，形成新生骨小梁样结构。现阶段实验结果表明，仿人类组织工程化牙槽骨成功建立，bFGF/BMSCs/支架组能够修复骨缺损，具有一定的体外成骨和血管化功能，有望在将来应用于临床，并创造出一定的社会和经济效益。.在项目完成过程中，取得以下成果，在国内期刊共发表论文9篇，1篇论文为Sci期刊收录，共计发表论文10篇。培养硕士毕业生6名，均已顺利毕业。