体内生物发生器诱生血管化组织工程化人髁状突的探索

本项目旨在探索应用体内生物发生器（in vivo bioreactor）原理，通过复合骨形态发生蛋白(rhBMP-7)/血管内皮生长因子(rhVEGF-165)的预塑β-TCP多孔三维支架在肌肉中诱生可血管化游离移植的组织工程化人下颌骨髁状突的可行性。为此，本项目以10只小型猪为动物模型，将体外构建的复合rhBMP-7和rhVEGF-165的个体化预塑成人下颌骨髁状突外形的β-TCP多孔三维支架植入小型猪的背阔肌内，并以单纯的个体化预塑成人髁状突外形的β-TCP多孔三维支架作对照。12周后通过血管造影、标本外形测量、标本的微血管密度测定、组织学观察、组织形态测量和抗压缩试验等手段，在标本外形、血管化水平和成骨水平等方面对体内组织工程化"髁状突"进行综合评价，从而初步明确体内生物发生器诱生血管化组织工程化髁状突的可行性，为进一步研究血管化游离移植该组织工程化髁状突重建髁状突缺损提供研究基础。

我们前期研究已经证实了复合应用rhBMP-7和rhVEGF165加载于天然牛骨矿物（NBBM）能在动物体内形成血管化骨瓣，但是，对于体内诱生具个体化外形的关节头而言，NBBM难以实现精确的预塑形，无法承担作为具人下颌骨髁突外形的组织工程支架。本研究探索构建个体化预塑形三维生物活性支架，在体内构建生物发生器，诱生具人下颌骨髁突外形的组织工程化骨结构。由于β-TCP在体内降解速度过快，难以胜任作为人下颌骨髁突组织工程支架。而HA/TCP制备个体化三维支架，往往需要烧结成形，过程较为复杂。因此，本研究最终采用自固化磷酸钙（CPC）复合明胶微球作为支架材料。研究发现：（1）基于薄层CT扫描的快速成型技术可以制备人下颌骨髁突的个体化阴模，控制三维组织工程支架的个体化外形；（2）应用明胶微球可以增加自固化磷酸钙（CPC）的孔隙率和孔径，自固化CPC中复合应用携带BMP-2和VEGF的明胶微球可以制备具有良好孔隙率和孔径的生物活性CPC三维多孔支架，通过个体化外形的阴模控制外形，可以实现具人下颌骨髁突外形的生物活性CPC三维多孔支架。（3）具人下颌骨髁突外形的生物活性CPC三维多孔支架植入动物肌肉组织中可以构建体内生物发生器，诱生具有人髁突外形的组织工程化骨，而且，复合应用BMP-2和VEGF可以提高支架内的成骨密度和血管化程度。这些重要发现为下一步研究移植体内诱生个体化下颌骨髁突重建关节缺损奠定基础，为进一步研究体内异位诱生个体化血管化骨瓣，实现任意骨缺损的个体化修复奠定基础。