让你的肋骨长出更好的下颚骨

在组织工程领域的先驱生物工程师Antonios Mikos的带领下，研究人员将他们在武装部队再生医学研究所资助的一个长达10年的项目中开发的技术结合起来。其目标是利用人体的自然愈合能力来推进颅面重建。该技术正在被开发，以取代目前使用从患者小腿、臀部和肩部等不同部位获取的骨移植组织的重建技术。“这项工作的一个主要创新是利用3d打印生物反应器在身体的另一部分形成骨骼，同时我们准备接受新生成的组织。”米科斯说。米科斯是赖斯大学生物工程、化学和生物分子工程Louis Calder教授，也是美国国家工程院和国家医学院的成员。

“早期的研究建立了一种技术，可以通过植入胸腔的真骨来制造有或没有自身血液供应的骨移植物，”合著者Mark Wong说，他是uthehealth牙科学院口腔颌面外科系主任兼教授。“这项研究表明，我们可以用人造骨替代材料制造出可行的骨移植物。这种方法的显著优势是，你不需要采集患者自己的骨头来进行骨移植，但可以使用其他非自体来源，”他说。

3d打印生物反应器填充自体骨(上)或合成移植物(下)是一项新技术的关键组成部分，该技术种植定制适合的骨植入物，以修复患者自己肋骨的颌骨损伤。

资料来源:Mikos研究小组提供

为了证明他们的观点，研究人员在羊的下颌骨上做了一个矩形的缺陷。他们制作了一个3D打印模板，并打印了一个可植入的模具和间新利18官方隔器，都是由PMMA(也被称为骨水泥)制成的。间隔器的目的是促进愈合，防止疤痕组织填充缺损部位。

他们从动物模型的肋骨中取出了足够的骨头，以暴露骨膜，骨膜是干细胞和血管系统的来源，用于在模具内培育支架材料。试验组包括粉碎肋骨骨或合成磷酸钙材料，以制作生物相容性支架。

模具的肋侧打开，形成一个紧密的界面，在取出并转移到缺陷部位之前，模具在那里停留了9周，更换垫片。在动物模型中，新骨与旧骨结合，软组织生长在周围并覆盖部位。Mikos说:“我们选择肋骨是因为它们很容易获得，而且富含干细胞和血管，它们会渗透到支架中，并生长成与患者匹配的新骨组织。”“不需要外源性生长因子或细胞，这会使监管部门的审批过程复杂化，并将其转化为临床应用。”

肋骨是另一个优势。“我们有可能同时在多根肋骨上生长新骨头，”合著者格里·昆斯说，他是医学博士/博士。莱斯大学和贝勒大学的学生，目前在米科斯的实验室工作。

Mikos说，使用PMMA作为模具和间隔是一个简单的决定，因为它作为生物应用的医疗设备已经被监管了几十年。在第二次世界大战中，PMMA被用作战斗机的挡风玻璃，医生注意到嵌入受伤飞行员体内的碎片不会引起炎症，因此被认为是良性的。虽然这项研究的最初目标是改善战场上受伤的治疗，但更大的前景也包括平民外科手术。Mikos说:“我们很高兴能召集这支才华横溢的团队，为受伤的战士和其他需要先进治疗的下巴和面部的患者带来有希望的结果。”