张朝旭 历龙飞 张馨丹 张立群 薛佳佳

    (有机无机复合材料国家重点实验室/生物医用材料北京实验室/先进弹性体材料研究中心北京化工大学，北京 100029)

    1 概述

    1.1 骨及骨缺损修复

    骨是人体重要的结缔组织器官，由胶原纤维和纳米羟基磷灰石为主要成分构成，在人体内具有运动和组织的支持与保护，以及钙磷等营养元素和骨髓的存储等重要作用[1]。临床上，骨缺损等疾病是骨科医学中最常见的疾病之一，在治疗过程中患者常面临恢复时间久和自身正常生活受限等问题[2]，且恢复效果易受骨缺损部位活动和生活习惯等患者自身因素及医疗感染、糖尿病等疾病的影响[3]，给治疗过程增加了难度，甚至出现术后数月损伤部位仍无法愈合的现象。针对骨缺损的修复，自体或异体骨移植是临床中最常使用的治疗方法。由于免疫排斥反应低、愈合时间短，自体骨移植曾被视为治疗骨缺损的“金标准”，但因自体骨移植的供体来源受限，以及会伤害供区神经和肌肉组织，而被异体骨移植所取代。异体骨移植同样面临着疾病传播、并发症产生、免疫排斥反应及供体数量缺乏等问题[4,5]。基于上述发展现状和研究背景，借助组织工程技术进行骨缺损等疾病的治疗成为科研人员及医学工作者关注和研究的热点。

    1.2 组织工程技术

    组织工程技术有三大要素：种子细胞、活性因子和生物支架材料。对于种子细胞，其主要来源于成熟功能细胞和胚胎干细胞，是组织工程技术中的关键组成部分；在缺损部位，活性因子能够提供一定程度的生物活性，调节组织的发育及微环境的物质平衡，对内外物理化学刺激产生响应，调控细胞行为，促进组织修复过程；支架材料能够为种子细胞及体内修复细胞提供黏附、增殖、分化的场所，其在生物相容性方面有显著优势，对人体组织无害，能够与体内环境相适应，免疫排斥反应发生概率低[6]，其中可降解的支架材料能够在体内实现逐步降解，与缺损部位的组织再生进程相匹配[7]。

    20世纪80年代，组织工程技术由乔瑟夫·韦肯逖(Joseph Vacanti)与罗伯特·兰格(Robert Langer)首次提出[8]。在1991 年，Vacanti 等[9]成功将软骨细胞与可降解生物活性支架材料相结合，实现了裸鼠体内软骨组织的修复，证实组织工程技术具备制造出与成熟动物组织结构和功能类似的组织工程支架的潜力，从而为组织工程技术的发展奠定了良好基础。从此，组织工程技术逐渐成为举足轻重的组织修复手段。

    支架材料在骨组织工程领域具有重要作用[10]。借助组织工程技术植入的支架材料能够在骨缺损部位构建适合再生的微环境 ......