利用FDM技术结合组织工程重建个体化胸骨的实验研究

胸骨肿瘤切除、胸部外伤、纵劈胸骨术后感染等疾病都有可能造成胸骨缺损从而需要进行胸骨重建，目前临床应用于胸骨重建的材料及方法较多，但均无法达到满意的重建效果。本课题在前期筛选出的可降解聚己内酯（PCL）基础上，进一步探索新型PCL混合材料的制备，包括混入材料的比例、材料的孔隙率等，并利用生物学评价、力学测试等筛选出最佳配比和力学性能的新型材料；同时利用CT三维重建结合FDM技术设计和制备出带免缝合卡槽的胸骨修复假体；并利用组织工程技术构建骨髓基质干细胞（BMSCs）/人工胸骨假体，构建节段性局部胸骨缺损原位重建动物模型，探讨个体化组织工程胸骨假体对恢复胸骨结构和功能的影响。本研究期望克服既往胸壁重建材料难以固定、无法进行个体化胸骨修复等难题，达到理想的解剖及功能重建，为胸骨重建开拓一个新的领域。

课题组通过分析比较后选择以聚己内酯（PCL）作为胸骨修复材料的基体材料，天然骨粉作为营养材料，通过熔融共混技术制备成个性化多孔结构的支架材料，制作出胸骨缺损修补材料。利用生物安全性和组织相容性相关试验研究证实了该新型生物复合材料进行了具有良好的安全性，符合临床使用。本课题根据实时三维重建图像，模拟缺损部位形状，利用FDM技术将材料精确复制成个体化仿生型的修复假体，同时根据不同部位的缺损利用FDM技术设计制备与假体合为一体的免缝合卡槽（包括胸骨卡槽和肋骨卡槽）以将假体固定于缺损部位。并将骨髓基质干细胞种植入支架后制备个体化的胸骨假体修补缺损，具有良好的近期效果，证实FDM技术制备个体化仿生型的修复假体和免缝合卡槽（包括胸骨卡槽和肋骨卡槽）便于固定假体材料。本项目研究期间共发表论文2篇（其中SCI论文1篇），申请专利3项，培养研究生2名，并参加学术会议3次，获得全国胸心外科青年优秀论文一等奖1次，获得全军青年优秀论文二等奖1次。