王 妮,程佳佳,高 丽

    (1.遵义医科大学 口腔医学院,贵州 遵义 563099;2.遵义医科大学附属口腔医院 牙周病科,贵州 遵义 563099)

    创伤、骨折、炎症、先天性疾病或肿瘤等导致的严重骨缺损,因超过机体的自愈能力而难以愈合,增加了骨折风险,这不仅损害了患者的身心健康,而且加重了医疗经济负担。有相关文献建议缺损长度大于2 cm或周径损失大于50%的骨缺损,需要采取移植手术来恢复或替代缺失骨组织的形态和功能[1]。自体骨移植因具有良好的组织相容性、成骨特性及非免疫原性成为骨缺损修复的金标准,但供区损伤、供区组织数量短缺、受区难以适应解剖结构及后期畸形的缺点制约了其临床应用[2]。骨组织工程是21世纪兴起的一门新兴的交叉学科,提出将种子细胞、生长因子和工程支架材料用于骨修复,为骨缺损的治疗提供了一种可替代的治疗方法。其中,支架材料作为替代物的物理基础,不仅提供了利于细胞附着、增殖和分化的适宜环境,还作为骨细胞外基质沉积的载体,在骨组织工程中起着关键作用[3]。

    静电纺丝制备的纳米纤维具有仿生细胞外基质、高比表面积、高孔隙率等特性,有助于细胞黏附、迁移,有效促进细胞间的物质交换,而纳米技术能进一步提升支架在组织和器官再生方面的性能,纳米结构支架比宏观支架在组织和器官的再生方面更具优势[4]。近年来,静电纺丝纳米纤维支架因可规模化生产、低毒,以及可通过化学修饰灵活控制和微调支架的特性,而被研究应用于血管、肌肉、皮肤等组织工程的再生研究[5-7]。现从骨组织工程和静电纺丝技术的基本概念、静电纺丝改性及复合支架几个方面进行综述,以期为静电纺丝复合支架应用于骨缺损的修复提供理论依据。

    1 骨组织工程

    1.1 骨组织的生物学特点 骨组织是人体硬组织的主要构成部分,了解天然骨的生理学是成功开发骨修复支架材料的第一步。骨组织由松质骨和皮质骨构成:皮质骨主要位于骨组织的最外层,不含有机质,矿化度高,具有质量重、密度高、弹性模量高、抗压能力强等特点;松质骨主要位于骨组织内部,由众多小梁骨构成,质地较皮质骨软,具有质量轻、密度低、血管密度高、高度多孔性、弹性好韧性强及拉伸强度低的特点,可容纳血管、骨基质和其他有机成分,是营养物质和代谢产物运输的通道[8]。二者结合使骨组织成为一种独特的机械结构,能承载高水平的载荷及抗变形的能力。骨ECM的无机成分主要是羟基磷灰石晶体,约占60%;其余40%是有机基质,包括Ⅰ型胶原蛋白,糖蛋白、蛋白聚糖和非胶原蛋白、水等[9]。

    1.2 骨组织形成的机制 在胚胎发育过程中,骨组织有两种不同的成骨模式,即软骨内骨化和膜内骨化,两种成骨模式均可通过间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)分泌细胞外基质(ECM),从而调节炎症反应,刺激组织再生;MSCs在骨再生过程中受微环境、细胞间通信、物理因素和细胞结构的影响,可分化为成骨、成软骨、成脂和骨髓基质细胞谱系 ......