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目的本研究的目的在于利用快速成型技术结合三维仿生修饰策略,构建可依据骨缺损进行个性化制备、精确化修复、具有高度骨修复活性的骨组织缺损修复支架材料,负荷骨髓间充质干细胞构建个体化组织工程骨,以运用到颌面部骨组织缺损的修复重建中。材料与方法利用快速成型技术制备三维多孔聚己内酯(PCL)支架,用真空复合及冷冻干燥法将多孔胶原(Col)复合到大孔径PCL内,制得胶原仿生修饰后的Col-PCL复合支架,利用模拟体液对Col-PCL进行生物矿化,得到仿生功能化复合支架材料:Ap-Col-PCL。场扫描电镜、微型CT、热重分析等方法对Ap-Col-PCL支架进行表征,对Ap-Col-PCL的亲水性和力学性能进行检测,CCk-8和激光共聚焦对Ap-Col-PCL的生物相容性进行评估,兔桡骨临界骨缺损植入验证Ap-Col-PCL骨修复活性。基于比格犬头颅CT资料,利用虚拟手术技术构建比格犬上颌骨缺损虚拟模型,快速成型技术制备比格犬个体化截骨导板,结合三维仿生修饰策略制备比格犬上颌骨个体化骨修复材料,负荷BMSCs并植入到上颌骨缺损区,经12周观察,以影像学和组织学评价骨修复情况。结果快速成型技术可制备出可控的大孔径PCL支架,三维仿生修饰的Ap-Col-PCL支架具有纳米磷灰石矿化的多孔胶原均匀分布的多级结构,有与骨组织相似的组成成分和多级结构,具有良好的生物相容性和与松质骨相当的力学强度(68.75±3.39 MPa)。与PCL相比,Ap-Col-PCL具有更高细胞粘附能力(2.0倍)和较好的细胞增殖活力。Ap-Col-PCL能在12周修复兔桡骨临界骨缺损,比PCL有更高的骨再生能力(5.2倍)、骨整合能力(7.2倍)及新骨沉积速度(2.9倍)。基于比格犬头颅影像资料制备的个体化截骨导板可引导比格犬上颌骨精确切除,构建出比格犬上颌骨2×2cm大小的不规则缺损,Ap-Col-PCL负荷BMSCs构建的个体化的组织工程骨植入比格犬上颌骨缺损后,能与模板引导切除的骨缺损区匹配,经12周观察发现,个体化组织工程骨可起到更好的骨修复和重建效果。结论1.快速成型技术结合仿生修饰策略,可构建出具有三级结构的骨组织工程复合支架:Ap-Col-PCL,Ap-Col-PCL具有骨松质相当机械性能和良好的骨修复和骨整合能力,能修复兔桡骨临界骨缺损。2.快速成型技术结合仿生修饰策略,可构建个体化、定制化的骨替代植入物:Ap-Col-PCL,个体化的Ap-Col-PCL支架具有一定优势用于修复解剖形态复杂的骨组织缺损。3.快速成型技术构建的比格犬个体化上颌骨支架,负荷BMSCs后植入到上颌骨缺损区,经12周的观察发现,个体化组织工程骨可起到更好的骨修复和重建效果,但要实现上颌骨缺损的完全修复,还需观察更长时间或复合成骨生物活性因子,以达到更佳的上颌骨缺损修复目的。