上海交大醫(yī)學(xué)院團隊國際上首創(chuàng)生物3D打印活性骨修復(fù)骨缺損

2022-03-02

因為“3D打印個性化生物活性骨”前沿技術(shù)的應(yīng)用，在切除腫瘤的一個月后，她就能自如地行走。寒假后，她就能重回課堂，繼續(xù)學(xué)業(yè)，奔向美好的未來。這也是中國科學(xué)家首創(chuàng)“生物3D打印活性骨修復(fù)骨缺損”的首個應(yīng)用病例。

因腫瘤、創(chuàng)傷及感染等引致的骨缺損，常規(guī)的治療方法包括自體骨、同種異體骨或人工骨填充植入等，上述方法僅僅為新細胞向內(nèi)生長提供了支架，還需要通過巨噬細胞、破骨細胞與成骨細胞及血管等的長入，最后被新生骨完全替代，即爬行替代；其后，再改建塑形，完成骨缺損的修復(fù)；存在自體骨移植的二處手術(shù)創(chuàng)傷、異體骨移植傳播疾病和免疫排異等風(fēng)險及骨來源受限。3D打印個性化生物活性骨的臨床應(yīng)用完全顛覆了傳統(tǒng)的修復(fù)方式。

△上海交大醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科和醫(yī)學(xué)3D打印創(chuàng)新研究中心團隊榮獲2018上海市科技進步獎一等獎

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科郝永強教授是病人的主診醫(yī)師，他告訴記者，此次3D打印個性化生物活性骨不僅與骨缺損形態(tài)完全匹配，而且其顯微結(jié)構(gòu)與患者高度仿生。我們借助數(shù)字醫(yī)學(xué)、自體血液富集及生物3D打印技術(shù)，將患者自體血小板源性生長因子（PDGF）、轉(zhuǎn)化生長因子（TGF）、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）、胰島素樣生長因子（IGF）等多種生物活性因子與生物骨修復(fù)材料進行逐層打印，將活性細胞因子精確地打印制備在骨顯微結(jié)構(gòu)表面，因此，形態(tài)個性化與高度仿真的骨顯微結(jié)構(gòu)、骨誘導(dǎo)性及生物活性等優(yōu)勢，有利于誘導(dǎo)細胞和血管的長入及營養(yǎng)的循環(huán)代謝、加速了修復(fù)過程，大大提高了治療效果。

花季少女來到上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院就診，確定病情后，郝永強教授團隊與患者家屬充分溝通及知情同意，決定采用生物3D打印個性化活性骨對其腫瘤切除后的骨缺損進行修復(fù)重建（經(jīng)倫理委員會批準）。郝永強和醫(yī)療工程技術(shù)人員醫(yī)工討論后，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同，通過生物3D打印制備了與骨缺損形態(tài)匹配、自體活性細胞因子逐層精準定植的個性化活性骨。2021年12月28日郝永強教授為患者成功完成了切除腫瘤與生物3D打印個性化活性骨修復(fù)骨缺損手術(shù)。搭載患者自體促成骨與成血管等活性生長因子的活性骨被植入缺損部位，慢慢降解并釋放出活性生長因子，與缺損區(qū)域周圍骨組織內(nèi)的細胞相互作用，促進新生血管、骨長入，從而加速修復(fù)。

在中國，人工骨修復(fù)的研究與轉(zhuǎn)化已經(jīng)持續(xù)了30多年，此次國際上首例自主研發(fā)生物3D打印技術(shù)制備活性骨修復(fù)骨缺損的臨床應(yīng)用，標志著中國骨缺損修復(fù)已進入生物3D打印活性骨修復(fù)新時代，具有里程碑意義。郝永強告訴記者，生物3D打印技術(shù)滿足個性化臨床需求，將骨科植入醫(yī)療器械從形態(tài)個性化推向生物功能個性化，實現(xiàn)真正意義上的“神形兼?zhèn)洹薄?/span>

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科長期秉承以臨床需求為導(dǎo)向，醫(yī)工合作，產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新模式，自主研發(fā)個性化創(chuàng)新醫(yī)療器械，破解臨床醫(yī)療難題。此前，郝永強教授團隊已在生物活性金屬與可降解金屬骨科植入物研究與臨床轉(zhuǎn)化領(lǐng)域取得重大突破，將自主研發(fā)的促成骨活性鉭金屬3D打印個性化內(nèi)固定器、鉭涂層3D打印個性化骨盆重建假體與生物可降解鎂合金骨內(nèi)固定螺釘在國際上率先應(yīng)用于臨床。

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