骨组织工程技术：解决骨损伤修复的新希望

骨骼是人体中必不可少的重要器官，它不仅支撑着身躯，保护全身的重要器官，而且支配着人的站、立、坐、卧、行等各种动作行为。因此，人体骨骼一旦损伤，必将会影响正常生活，尤其是严重创伤、肿瘤等造成的大段骨缺损，常因无法修复而进行截肢手术；骨折后长期骨不连等临床难题，给病人造成严重的精神创伤、终身残疾甚至危及生命。据统计，目前在全世界每年进行器官移植手术中，骨移植的数量仅次于输血，居第二位。在美国，每年涉及骨置换的外科治疗超过100万人次，约80%需要植入人工骨材料。我国肢体不自由的患者就有1500万，其中有780多万是残疾。过去由于缺乏重建手术，已有300多万人被截肢，另外每年因各类交通事故、骨科疾病等因素，造成骨缺损和损伤的患者近300万人。

组织工程技术的快速发展，为解决上述问题带来了新的希望，它是目前解决骨组织修复和重建的最佳方法。

图8-4 采用生物打印机进行器官打印的线路图(www.xing528.com)

骨组织工程是指将分离的自体高浓度成骨细胞、骨髓基质干细胞或软骨细胞，经体外培养扩增后种植于一种天然或人工合成的、具有良好生物相容性的、可被人体逐步降解吸收的细胞支架（Scaffold）或称细胞外基质上，这种生物材料支架可为细胞提供生存所需的三维空间，有利于细胞获得足够的营养物质，进行气体交换，排除废料，使细胞在预制形态的三维支架上生长，然后将这种细胞杂化材料（Hybrid material）植入骨缺损部位，在生物材料逐步降解的同时，种植的骨细胞不断增殖，从而达到修复骨组织缺损的目的。

目前增材制造技术在骨组织工程中的应用大致为两个方面：一是直接采用生物材料利用增材制造的某种工艺方式堆积成型人工骨，如采用羟基磷灰石（HA）和磷酸盐的玻璃相粉末混合物的聚合材料体系加工成增材制造工艺方法要求的材料性状，再经过具体的建造方式堆积成满足定制形状的人工骨；二是采用增材制造工艺制作的具有生物相容性且可被人体降解吸收的细胞支架，如β-TCP生物陶瓷多孔支架的制作等。

骨组织工程是增材制造技术非常有前景的一个应用领域。目前无论是大块骨的直接制作还是通过骨支架间接制作，一般都是采用生物工程材料借助经典的增材制造工艺实现的。但对于微小区域骨组织缺损的修复，也可以采用骨细胞打印方式进行。