骨组织工程支架的进展与挑战

doi:10.12307/2021.072

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (28): 4553-4560.doi: 10.12307/2021.072

• 生物材料综述 biomaterial review • 上一篇下一篇

骨组织工程支架的进展与挑战

廖欣宇，王福科，王国梁

昆明医科大学第一附属医院运动医学科，云南省昆明市 650032

收稿日期:2020-10-21 修回日期:2020-10-24 接受日期:2020-11-21 出版日期:2021-10-08 发布日期:2021-05-21
通讯作者: 王福科，主任医师，教授，昆明医科大学第一附属医院运动医学科，云南省昆明市 650032
作者简介:廖欣宇，男，1996年生，湖南省长沙市人，汉族，昆明医科大学在读硕士，主要从事骨组织工程研究。
基金资助:
云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项基金面上项目(201701UH00095) ，项目负责人：王福科；云南省科技厅-昆明医科大学应用基础研究联合专项资金(40220127)，项目负责人：王国梁

Progress and challenges of bone tissue engineering scaffolds

Liao Xinyu, Wang Fuke, Wang Guoliang

Department of Sports Medicine, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China

Received:2020-10-21 Revised:2020-10-24 Accepted:2020-11-21 Online:2021-10-08 Published:2021-05-21
Contact: Wang Fuke, Chief physician, Professor, Department of Sports Medicine, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China
About author:Liao Xinyu, Master candidate, Department of Sports Medicine, the First Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming 650032, Yunnan Province, China
Supported by:
General Project of the Joint Special Fund for Applied Basic Research of Yunnan Provincial Department of Science and Technology and Kunming Medical University, No. 201701UH00095 (to WFK); Joint Special Fund for Applied Basic Research of Yunnan Provincial Department of Science and Technology and Kunming Medical University, No. 40220127 (to WGL)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
骨组织工程：是指将各种分离的自体骨细胞如成骨细胞、软骨细胞或骨髓基质干细胞等，经体外培养扩增后种植在特定支架上，然后将这种细胞杂化支架植入骨缺损部位，通过生物材料、细胞和因子治疗的协同作用，在生物材料逐步降解的同时种植的骨细胞不断增殖，诱导新的功能性骨再生，从而达到修复骨组织缺损的目的。
骨组织工程支架：是指用各种材料制备一种具有优良生物相容性、在人体内可逐步被降解吸收的细胞支架，这种仿生支架能像天然骨一样为细胞提供生存所需的三维空间，使细胞获得足够的营养物质，并进行气体交换，排除废物，细胞能够在支架上按预制形态生长，最终修复骨缺损。

背景：骨组织工程支架由于其无限制的供应和无疾病传播，被认为是传统骨移植的一种潜在替代物，然而，骨组织工程支架由于一些局限性或挑战性还没有进入临床实践。
目的：讨论骨支架的临床和力学要求，总结各种支架所采用的生物材料以及骨组织工程支架领域面临的挑战及未来走向。
方法：以“bone tissue engineering，bone scaffold，biomaterials，bone histology，bone defect， bone repair”为英文检索词，以“骨组织工程，骨支架，生物材料，骨组织学，骨缺损，骨修复”为中文检索词，运用计算机在CNKI、万方数据库、PubMed 数据库检索有关于骨组织工程支架的相关文献，时间要求为2005至2020年，并进行系统的归纳、总结和分析，对骨组织工程支架的研究新进展及挑战进行全面阐述。
结果与结论：目前骨组织工程支架制备中主要使用的有天然衍生生物材料、人工合成生物材料和金属材料，这些材料已被用于制造仿生支架，以支持骨组织生长和再生。骨组织工程支架材料的研究虽然取得了很大的进展，但骨组织工程真正应用于临床仍有许多关键的障碍有待清除。今后研究的重点是寻找一些与人自体骨组织结构、性能相类似的材料，并对其进行仿生设计，从而研制出与人自体骨结构、性能相似的组织工程人工骨。
https://orcid.org/0000-0002-8107-7864 (廖欣宇)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 骨, 材料, 骨组织工程, 支架材料, 骨缺损, 骨修复, 骨组织学, 临床要求, 羟基磷灰石, 胶原, 综述

Abstract: BACKGROUND: Bone tissue engineering scaffolds are considered as a potential alternative to traditional bone grafting due to their unlimited supply and lack of disease transmission. However, bone tissue engineering scaffolds have not entered clinical practice due to some limitations or challenges.
OBJECTIVE: To discuss the clinical and mechanical requirements of bone scaffolds, summarize the biomaterials used in various scaffolds and the challenges and future trends in the field of bone tissue engineering scaffolds.
METHODS: Search words were “bone tissue engineering, bone scaffolding, biomaterials, bone histology, bone defect, bone repair” in English and Chinese. Relevant literature on bone tissue engineering scaffolds published from 2005 to 2020 was searched by computer in CNKI, Wanfang database, and PubMed database. Systematic summary, summary and analysis were conducted to comprehensively describe the new progress and challenges in the research on bone tissue engineering scaffolds.
RESULTS AND CONCLUSION: At present, natural derived biomaterials, synthetic biomaterials and metal materials are mainly used in the preparation of bone tissue engineering scaffolds. These materials have been used in the manufacture of bionic scaffolds to support the growth and regeneration of bone tissue. Although great progress has been made in the research of scaffold materials for bone tissue engineering, there are still many key obstacles to be cleared for the real application of bone tissue engineering in clinical practice. The future research focus is to find some materials similar to human autogenous bone tissue structure and performance, and carry out bionic design on them, so as to develop tissue engineered artificial bone similar to human autogenous bone structure and performance.

Key words: bone, materials, bone tissue engineering, scaffold materials, bone defects, bone repair, bone histology, clinical requirements, hydroxyapatite, collagen, review

中图分类号:

廖欣宇, 王福科, 王国梁. 骨组织工程支架的进展与挑战[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(28): 4553-4560.

Liao Xinyu, Wang Fuke, Wang Guoliang. Progress and challenges of bone tissue engineering scaffolds[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(28): 4553-4560.

图/表（结果） 2

参考文献

[1] LI J J, EBIED M, XU J, et al. Current Approaches to Bone Tissue Engineering: The Interface between Biology and Engineering. Adv Healthc Mater. 2018;7(6):e1701061.
[2] RANALLETTA M, TANOIRA I, BERTONA A, et al. Autologous Tricortical Iliac Bone Graft for Failed Latarjet Procedures. Arthrosc Tech. 2019;8(3): e283-e289.
[3] LIANG Y, LUAN X, LIU X. Recent advances in periodontal regeneration: A biomaterial perspective. Bioact Mater. 2020;5(2):297-308.
[4] WANG F, YANG G, XIAO Y, et al. Effect of SDF-1 with biphasic ceramic-like bone graft on the repair of rabbit radial defect. J Orthop Surg Res. 2019;14(1):231.
[5] PARK JY, PARK SH, KIM MG, et al. Biomimetic Scaffolds for Bone Tissue Engineering. Adv Exp Med Biol. 2018;1064:109-121.
[6] HORAS K, ARNHOLDT J, STEINERT AF, et al. Acetabular defect classification in times of 3D imaging and patient-specific treatment protocols. Orthopade. 2017;46(2):168-178.
[7] KUMAR A, MANDAL S, BARUI S, et al. Low temperature additive manufacturing of three dimensional scaffolds for bone-tissue engineering applications: Processing related challenges and property assessment. Mater Sci Eng R. 2016;103:1-39.
[8] YEUNG M, ABDULMAJEED A, CARRICO CK, et al. Accuracy and precision of 3D-printed implant surgical guides with different implant systems: An in vitro study. J Prosthet Dent. 2020;123(6):821-828.
[9] HAN C, LI Y, WANG Q, et al. Continuous functionally graded porous titanium scaffolds manufactured by selective laser melting for bone implants. J Mech Behav Biomed Mater. 2018;80:119-127.
[10] WUBNEH A, TSEKOURA EK, AYRANCI C, et al. Current State of Fabrication Technologies and Materials for Bone Tissue Engineering. Acta Biomater. 2018;80:1-30.
[11] WEGST UG, BAI H, SAIZ E, et al. Bioinspired structural materials. Nat Mater. 2015;14(1):23-36.
[12] REZNIKOV N, SHAHAR R, WEINER S. Bone hierarchical structure in three dimensions. Acta Biomater. 2014;10(9):3815-3826.
[13] DIMITRIOU R, TSIRIDIS E, GIANNOUDIS PV. Current concepts of molecular aspects of bone healing. Injury. 2005;36(12):1392-1404.
[14] GANDOLFI MG, ZAMPARINI F, DEGLI ESPOSTI M, et al. Polylactic acid-based porous scaffolds doped with calcium silicate and dicalcium phosphate dihydrate designed for biomedical application. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2018;82:163-181.
[15] KIM HD, AMIRTHALINGAM S, KIM SL, et al. Biomimetic Materials and Fabrication Approaches for Bone Tissue Engineering. Adv Healthc Mater. 2017;6(23):1-18.
[16] MONDSCHEIN RJ, KANITKAR A, WILLIAMS CB, et al. Polymer structure-property requirements for stereolithographic 3D printing of soft tissue engineering scaffolds. Biomaterials. 2017;140:170-188.
[17] SALMORIA GV, PEREIRA RV, FREDEL MC, et al. Properties of PLDLA/bioglass scaffolds produced by selective laser sintering. Polym Bull (Berl). 2017;75(3):1299-1309.
[18] SHEIKH Z, HAMDAN N, IKEDA Y, et al. Natural graft tissues and synthetic biomaterials for periodontal and alveolar bone reconstructive applications: a review. Biomater Res. 2017;21:9.
[19] SHUAI C, SHUAI C, FENG P, et al. Antibacterial Capability, Physicochemical Properties, and Biocompatibility of nTiO₂Incorporated Polymeric Scaffolds. Polymers (Basel). 2018;10(3):328.
[20] ARUMUGAM B, BALAGANGADHARAN K, SELVAMURUGAN N. Syringic acid, a phenolic acid, promotes osteoblast differentiation by stimulation of Runx2 expression and targeting of Smad7 by miR-21 in mouse mesenchymal stem cells. J Cell Commun Signal. 2018;12(3):561-573.
[21] CHEN J, ZHANG D, ZHANG T, et al. Effect of the vascularized bone components on the survival of vascularized composite allografts. J Surg Res. 2018;224:132-138.
[22] MURPHY CM, HAUGH MG, O’BRIEN FJ. The effect of mean pore size on cell attachment, proliferation and migration in collagen-glycosaminoglycan scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials. 2010;31(3):461-466.
[23] PRASADH S, WONG RCW. Unraveling the mechanical strength of biomaterials used as a bone scaffold in oral and maxillofacial defects. Oral Sci Int. 2018;15(2):48-55.
[24] SCHREIVOGEL S, KUCHIBHOTLA V, KNAUS P, et al. Load-induced osteogenic differentiation of mesenchymal stromal cells is caused by mechano-regulated autocrine signaling. J Tissue Eng Regen Med. 2019;13(11):1992-2008.
[25] SU X, WANG J, KANG H, et al. Effects of dynamic radial tensile stress on fibrocartilage differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells. Biomed Eng Online. 2020;19(1):8.
[26] AAMODT JM, GRAINGER DW. Extracellular matrix-based biomaterial scaffolds and the host response. Biomaterials. 2016;86:68-82.
[27] MONTALBANO G, BORCIANI G, PONTREMOLI C, et al. Development and Biocompatibility of Collagen-Based Composites Enriched with Nanoparticles of Strontium Containing Mesoporous Glass. Materials (Basel). 2019;12(22):2-17.
[28] CUNNIFFE GM, DICKSON GR, PARTAP S, et al. Development and characterisation of a collagen nano-hydroxyapatite composite scaffold for bone tissue engineering. J Mater Sci Mater Med. 2010;21(8):2293-2298.
[29] ZHOU C, YE X, FAN Y, et al. Biomimetic fabrication of a three-level hierarchical calcium phosphate/collagen/hydroxyapatite scaffold for bone tissue engineering. Biofabrication. 2014;6(3):035013.
[30] LEE WK, LIM YY, LEOW AT, et al. Biosynthesis of agar in red seaweeds: A review. Carbohydr Polym. 2017;164:23-30.
[31] ZHANG BG, MYERS DE, WALLACE GG, et al. Bioactive coatings for orthopaedic implants-recent trends in development of implant coatings. Int J Mol Sci. 2014;15(7):11878-11921.
[32] MADHUMATHI K, SHALUMON KT, RANI VV, et al. Wet chemical synthesis of chitosan hydrogel-hydroxyapatite composite membranes for tissue engineering applications. Int J Biol Macromol. 2009;45(1):12-15.
[33] WANG M, CHENG X, ZHU W, et al. Design of biomimetic and bioactive cold plasma-modified nanostructured scaffolds for enhanced osteogenic differentiation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Tissue Eng Part A. 2014;20(5-6):1060-1071.
[34] KANG SW, KIM JS, PARK KS, et al. Surface modification with fibrin/hyaluronic acid hydrogel on solid-free form-based scaffolds followed by BMP-2 loading to enhance bone regeneration. Bone. 2011;48(2):298-306.
[35] CATANZANO O, SORIENTE A, LA GATTA A, et al. Macroporous alginate foams crosslinked with strontium for bone tissue engineering. Carbohydr Polym. 2018;202:72-83.
[36] 孙磊,张柏青,陈磊,等.海藻酸钠凝胶复合异种骨构建组织工程骨及体内成骨[J].中国修复重建外科杂志,2008,22(6):732-736.
[37] NANDITHA S, CHANDRASEKARAN B, MUTHUSAMY S, et al. Apprising the diverse facets of Platelet rich fibrin in surgery through a systematic review. Int J Surg. 2017;46:186-194.
[38] SOUMYA S, SREEREKHA PR, MENON D, et al. Generation of a biomimetic 3D microporous nano-fibrous scaffold on titanium surfaces for better osteointegration of orthopedic implants. J Mater Chem. 2012;22(5):1904-1915.
[39] ING Y, QUAN C, LIU B, et al. A Mini Review on the Functional Biomaterials Based on Poly(lactic acid) Stereocomplex. Polymers (Basel). 2016;56(2):262-286.
[40] KIM DY, KWON DY, KWON JS, et al. Stimuli-Responsive InjectableIn situ-Forming Hydrogels for Regenerative Medicines. Polymers (Basel). 2015;55(3):407-452.
[41] LIN Y J, HUANG CC, WAN W L, et al. Recent advances in CO(2) bubble-generating carrier systems for localized controlled release. Biomaterials. 2017;133:154-164.
[42] 尹浩月,邓久鹏,马丽娟,等.冷冻干燥法制备聚乳酸多孔支架[J].生物医学工程研究,2019,38(2):215-218,246.
[43] 王营,王曦龙,章俊,等.绿色荧光蛋白标记大鼠骨骼肌卫星细胞与聚羟基乙酸的生物相容性[J].中华实验外科杂志,2018,35(11): 2014-2016.
[44] 黄天意,刘璐,王晓容.纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯材料的研究进展[J].口腔医学,2019,39(8):753-756.
[45] 高山,周方,吕扬,等.新型多孔聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥的制备及性能分析[J].中国组织工程研究,2019,23(2):204-210.
[46] 傅娜,罗晓丁,焦铁军,等.骨组织工程中应用的聚己内酯-聚乙二醇-聚己内酯静电纺丝支架[J].中国组织工程研究,2019,23(22): 3445-3450.
[47] FREZZO JA, MONTCLARE JK. Natural Composite Systems for Bioinspired Materials. Adv Exp Med Biol. 2016;940:143-166.
[48] KOUPAEI N, KARKHANEH A. Porous crosslinked polycaprolactone hydroxyapatite networks for bone tissue engineering. Tissue Eng Regen Med. 2016;13(3):251-260.
[49] ISIKLI C, HASIRCI V, HASIRCI N. Development of porous chitosan-gelatin/hydroxyapatite composite scaffolds for hard tissue-engineering applications. J Tissue Eng Regen Med. 2012;6(2):135-43.
[50] ZHANG H, MAO X, DU Z, et al. Three dimensional printed macroporous polylactic acid/hydroxyapatite composite scaffolds for promoting bone formation in a critical-size rat calvarial defect model. Sci Technol Adv Mater. 2016;17(1):136-148.
[51] ZHANG H, MAO X, ZHAO D, et al. Three dimensional printed polylactic acid-hydroxyapatite composite scaffolds for prefabricating vascularized tissue engineered bone: An in vivo bioreactor model. Sci Rep. 2017; 7(1):15255.
[52] 段钢,陈宏亮,郭开,等.3D打印β-磷酸三钙仿生骨支架修复兔股骨髁骨缺损[J].骨科临床与研究杂志,2020,5(4):243-250.
[53] 胡爽,李春梅,张帅源,等.口腔修复膜和β-磷酸三钙治疗颌骨囊肿术后骨缺损的临床价值[J].华西口腔医学杂志,2020,38(5):541-545.
[54] DOROZHKIN SV. Bioceramics of calcium orthophosphates. Biomaterials. 2010;31(7):1465-1485.
[55] SMITH BT, SHUM J, WONG M, et al. Bone Tissue Engineering Challenges in Oral & Maxillofacial Surgery. Adv Exp Med Biol. 2015;881:57-78.
[56] 王福科,李彦林,王国梁,等.复合骨形成蛋白和碱性成纤维细胞生长因子的双相陶瓷样生物活性骨修复指骨缺损[J].中国组织工程研究与临床康复,2010,14(47):8885-8888.
[57] ZHANG G, LIU W, WANG R, et al. The Role of Tantalum Nanoparticles in Bone Regeneration Involves the BMP2/Smad4/Runx2 Signaling Pathway. Int J Nanomedicine. 2020;15:2419-2435.
[58] 王茜,滕雪峰,甘洪全,等.国产多孔钽对兔成骨细胞生物学行为及功能的影响[J].中国组织工程研究,2018,22(30):4757-4762.
[59] WANG X, ZHU Z, XIAO H, et al. Three-Dimensional, MultiScale, and Interconnected Trabecular Bone Mimic Porous Tantalum Scaffold for Bone Tissue Engineering. ACS Omega. 2020;5(35):22520-22528.
[60] 杨伽捷,朱裕昌,杨春喜.多孔金属骨组织支架的研究进展[J].实用骨科杂志,2018,24(2):148-152.
[61] 李大成,付莹,陈望军,等.多孔钛合金支撑棒在踝关节损伤中的应用及生物力学性能[J].中国组织工程研究,2017,21(34): 5413-5417.
[62] CLAINCHE TL, LINKLATER D, WONG S, et al. Mechano-Bactericidal Titanium Surfaces for Bone Tissue Engineering. ACS Appl Mater Interfaces. 2020;12(43):48272-48283.
[63] ZHANG X, CHEN Q, MAO X. Magnesium Enhances Osteogenesis of BMSCs by Tuning Osteoimmunomodulation. Biomed Res Int. 2019; 2019:7908205.
[64] 王勇平,刘小荣,张炳春,等.镁合金支架对成骨细胞功能的影响[J].中国组织工程研究,2016,20(34):5021-5026.
[65] ZHANG YQ, LI Y, LIU H, et al. Mechanical and Biological Properties of a Biodegradable Mg-Zn-Ca Porous Alloy. Orthop Surg. 2018;10(2): 160-168.
[66] SOHN HS, OH JK. Review of bone graft and bone substitutes with an emphasis on fracture surgeries. Biomater Res. 2019;23:9.
[67] TURNBULL G, CLARKE J, PICARD F, et al. 3D bioactive composite scaffolds for bone tissue engineering. Bioact Mater. 2018;3(3):278-314

引言

骨移植被广泛应用于临床以修复骨缺损，目前中国及世界其他国家对骨移植的需求非常高，全世界每年至少进行220万次骨移植手术[1]，目前修复骨缺损的金标准是使用自体或异体骨移植。然而，自体骨移植涉及到从患者的髂嵴取骨，需要在组织获取处进行第二次手术，这可能导致供体部位的严重损伤、畸形和瘢痕，并且增加了手术风险，可能导致出血、炎症、感染和慢性疼痛；如果缺损部位需要比可行或可用更大体积的自体骨，那么自体骨移植就不能满足治疗需求[2]。同种异体骨移植是第二种最常见的骨移植技术，是涉及到供体骨组织的移植方案，供体骨组织通常来自尸体。同种异体骨也可能具有组织相容性，根据宿主部位的要求可采用多种形式的供体骨组织，包括脱钙骨基质、纤维细胞和松质骨碎片、皮质移植物、骨软骨和整个骨段；与自体骨移植相比，供体移植物经过辐照或冷冻干燥处理而失活，降低了骨诱导性，最终可能导致移植失败[3-4]。虽然异体骨移植手术风险比自体骨移植少，但异体移植物有很大的成本问题，同种异体骨移植材料短缺，骨移植市场明显供不应求。其他常用的骨修复技术有牵张成骨、骨水泥填充等，但是都无法完美地适用于各种骨缺损修复。尽管先前提到的骨移植方案已被证明能改善骨缺损修复，但没有一种方案具有所有理想的特征：高骨诱导和血管生成潜能、生物安全性、术后并发症少、无大小限制、随时可供外科医生使用、保质期长和成本合理。
在迫切临床需求的驱动下，骨组织工程领域应运而生，并在过去几十年中取得了快速的发展，骨组织工程领域的重点是替代治疗方案，如图1所示，这些方案将理想地消除先前描述的问题，因此使用组织工程方法修复骨缺损被认为是一种理想的方法，但由于骨组织工程贯穿着基础医学、生物材料工程、临床医学等多个学科，所以需要科学家、工程师和外科医生的共同努力才能实现骨修复和再生的最终目标[6]。因此，该文回顾了骨自身再生的组织学过程，详细讨论了骨支架的临床和力学要求，总结了目前用于骨组织工程支架制备的一些生物材料和在临床应用上出现的问题，以及骨组织工程支架领域面临的挑战与未来走向，这些挑战将推动该领域未来的研究，给该领域研究的人员带来一些思考。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

讨论

骨组织工程领域在过去几十年里经历了巨大的发展，然而骨组织工程不仅是基于细胞和分子发育生物学与形态发生学的原理，在很大程度上受到生物工程和生物力学的指导[66]。骨组织结构和机械强度随不同的动态载荷条件及在体内的位置而变化。经典的骨组织工程强调了几个关键因素：①一种紧密模拟自体骨细胞外基质生态的生物相容性支架；②有助于将细胞定向分化到理想类型的形态发生信号；③有足够的血管化，以满足组织生长的营养供应和废物清除。具体地说，在植入时该结构物可通过释放成骨和/或血管生长因子(即生长因子释放支架、具有生长因子类似物的支架或植入血小板浓缩血浆)来影响宿主[67]。
骨组织工程支架面临的最大挑战之一是开发力学性能强的多孔支架，以保持适当的血管化和宿主整合特性，在这个过程中细胞因子起的作用也不可忽视。目前，绝大多数报道的机械性强的骨组织工程支架在植入时，由于缺乏足够和及时的血管化其骨组织再生仅限于支架周围。二是由于研究者大多数是临床医师或者生化材料研究人员，导致材料的研究进度、深度受到影响。作者注意到文献中没有讨论制造技术的临床适用性。除了少数临床病例外，大多数文献都是探索性的，主要集中在制造技术和潜在应用于骨组织的材料上，通常只讨论骨生长特性的短期评估，如细胞附着、增殖、分化和早期矿化，未充分涵盖具有完整恢复和退化特征的案例。报告中通常包括对支架性能的比较评估，但仅限于在短时间(30 d)内评估不同的材料和/或工艺参数，缺少长期评估及与不同制造技术的比较。更值得注意的是，由于临床病例数量明显偏低，因此很难对生产工艺的临床成功率进行绝对评估。在该文综述的有关骨支架生物学性能的文献中，只有约20%是基于体内研究的，剩下的80%是关于支架设计、材料、工艺参数对支架细胞形态影响的体外研究。尽管有大量的报告和正在进行的研究，这个领域仍然处于初级阶段，并且这些技术在临床上的成功实施也迫在眉睫，未来的研究应该集中在临床环境中对新兴骨支架的研究上。
综上所述，骨组织工程支架材料的研究虽然取得了很大的进展，但要真正在临床上应用仍有许多关键的障碍有待清除。今后研究的重点是寻找一些和人自体骨组织结构、性能相类似的材料，并对其进行仿生设计，从而研制出与人自体骨结构、性能相似的组织工程人工骨。在这个过程中一定要结合多学科，生化材料研究人员要与临床医师多合作交流，以保证骨组织工程支架材料上的可行性与临床适用性，以便能更好地修复骨缺损。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

骨组织工程支架的进展与挑战

Progress and challenges of bone tissue engineering scaffolds

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 2

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	蒲锐, 陈子扬, 袁凌燕. 不同细胞来源外泌体保护心脏的特点与效应[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 1-.
[2]	安杨 , 廖艺楠 , 谢程欣 , 李清龙 , 黄戈 , 金鑫 , 尹东 . 中药旋覆花治疗骨质疏松症作用机制的网络药理学分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(在线): 1-8.
[3]	徐峰, 康辉, 魏坦军, 席金涛. 椎弓根螺钉不同固定方法治疗胸腰椎骨折的生物力学分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1313-1317.
[4]	姜勇, 罗翼, 丁永利, 周勇, 闵理, 唐凡, 张闻力, 段宏, 屠重棋. 骶骨精准切除影响骨盆稳定性的冯米斯应力特征及临床验证[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1318-1323.
[5]	张同同, 王中华, 文杰, 宋玉鑫, 刘林. 3D打印模型在颈椎肿瘤手术切除与重建中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1335-1339.
[6]	张宇, 田少奇, 曾国波, 胡川. 初次下肢全关节置换后发生心肌梗死的危险因素[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1340-1345.
[7]	韦玮, 李剑, 黄林海, 兰敏东, 卢显威, 黄绍东. 全膝或全髋关节置换后老年人首次活动时跌倒恐惧的影响因素[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1351-1355.
[8]	王金军, 邓增发, 刘康, 何智勇, 余新平, 梁建基, 李晨, 郭洲洋. 全膝关节置换静脉滴注氨甲环酸联合含氨甲环酸鸡尾酒局部应用的止血效果及安全性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1356-1361.
[9]	肖国庆, 刘选泽, 严钰皓, 钟喜红. 后交叉韧带替代型假体全膝关节置换术后屈曲受限的影响因素[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1362-1367.
[10]	彭智浩, 冯宗权, 邹勇根, 牛国庆, 吴峰. 活动平台单髁置换后下肢力线与外侧间室骨关节炎进展的关系[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1368-1374.
[11]	黄泽晓, 杨妹, 林诗炜, 何和与. 血清n-3多不饱和脂肪酸水平与全膝关节置换早期股四头肌肌力变化的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1375-1380.
[12]	张冲, 刘志昂, 姚帅辉, 高军胜, 姜岩, 张陆. 局部应用氨甲环酸减少老年股骨颈骨折全髋关节置换后引流的安全和有效性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1381-1386.
[13]	姚汝斌, 王仕永, 杨开舜. 微创经椎间孔椎间融合治疗单节段腰椎管狭窄症对腰椎-骨盆平衡的改善作用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1387-1392.
[14]	王海莹, 吕冰, 李辉, 王顺义. 减压植骨融合内固定治疗退变性腰椎滑脱：基于脊柱骨盆参数预测患者的功能预后[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1393-1397.
[15]	吕振, 白金柱. 基于McKenzie技术的腰椎运动链训练应用于腰椎间孔镜术后分期康复的前瞻性研究[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1398-1403.