摘要：背景:多孔支架作为新骨生长的临时基质在骨修复过程中起着关键作用,其中多孔支架的结构设计是骨修复过程中的研究重点。目的:综述传统支架(规则、均匀的支架)和仿生支架(不规则、不均匀的支架)在骨组织工程研究领域的应用。方法:检索中国知网(CNKI)、维普、万方、Web of Science、Science Direct、PubMed、EI等数据库,选取2008年1月至2024年3月发表的文献,中文检索词为“骨组织工程,仿生支架,骨小梁,传统支架,骨修复,三周期极小曲面”,英文检索词为“bone tissue engineering,bionic scaffolds,bone trabeculae,traditional scaffolds,bone repair,TPMS”。最终纳入81篇文献进行综述。结果与结论:骨支架的结构设计是实现骨修复和骨再生的关键,骨组织工程中的支架技术已取得显著进展。传统的规则多孔支架因简单的制造流程和良好的机械性能被广泛应用,然而这类支架往往缺乏生物活性,难以模拟自然骨组织的复杂微环境,限制了其在促进细胞增殖和骨再生方面的能力。相反,仿生支架通过模拟自然骨组织的结构特征,提供了更适宜的生理微环境,促进了成骨细胞的增殖、分化及新骨的形成,为骨缺损有效治疗提供了新的思路。尽管仿生支架在理论上具有巨大的潜力,但在实际应用中仍面临诸多挑战,支架的生物相容性、生物活性及长期稳定性等因素仍需通过临床试验进行进一步验证。

摘要：背景:对于支架物理性质的研究始终是组织工程研究领域的热点,但对于促血管支架来说,除了要满足支架的基本性能外,还需要通过其他方法来促进血管在支架内的再生过程,以达到修复骨组织的最终目的。目的:对国内外发表的骨组织工程下促血管支架的文献进行可视化分析,探究该领域的研究热点及研究现状,为后续研究提供参考。方法:以中国知网及Web of Science核心集数据库为检索库,检索骨组织工程下促血管支架的相关文献,去除不符合纳入标准的文献,随后导入CiteSpace 6.1.R2软件,对研究领域的作者、国家机构及关键词进行可视化分析。结果与结论:①骨组织工程下促血管支架应用的研究中,发文量最多的前3个国家分别为中国、美国和德国。②中国知网数据库机构该领域研究发文量排名前3位分别为南方医科大学、华中科技大学、东华大学;Web of Science核心集数据库中机构发文量排名前3位分别为上海交通大学、四川大学、中国科学院。③中国知网数据库关键词频次排名前3位为“组织工程、血管化、血管生成”,Web of Science核心集数据库关键词频次排名前3位为“mesenchymal stem cell(间充质干细胞),scaffold(支架),vascularization(血管化)”。④参考文献共被引情况和高被引文献分析显示,该领域的血管化策略研究热点为支架设计、血管生成因子的输送、体外共培养和体内预血管化;技术方面研究热点为3D打印、静电纺丝、血管移植及血管融合;机制方面研究热点为免疫调节和巨噬细胞、药物/生长因子输送、内皮细胞和成骨细胞之间的关系、骨细胞和内皮细胞之间旁分泌关系及信号分子通路、血管生成和抗血管生成分子。⑤国内外骨组织工程下促血管支架应用研究均十分重视干细胞和3D打印技术的运用,而目前的研究热点主要为生物3D打印技术、支架改性修饰的方法以及基于骨修复机制智能生物材料的开发应用。

摘要：背景:骨具有生物电效应,然而骨缺损的发生会导致骨骼内源性生物电的缺失。具有生物电效应的骨组织工程支架植入骨缺损处会补足缺失的电信号,加速骨缺损的修复。目的:文章介绍了骨组织的生物电效应,阐述了电刺激对骨缺损的修复作用,总结了生物电效应应用于骨组织工程的研究进展,以期为骨组织工程的研究提供新的思路。方法:以“bioelectrical effect,bioelectrical materials,electrical stimulation,bone tissue engineering,bone scaffold,bone defect,bone repair,osteogenesis”为英文检索词,以“生物电效应,生物电支架,电刺激,骨组织工程,骨支架,骨缺损,骨修复,骨再生”为中文检索词,在中国知网、万方、PubMed、Web of Science和ScienceDirect数据库检索与生物电效应骨组织工程支架相关的文献,最终纳入87篇进行系统归纳、总结和分析。结果与结论:①生物电效应结合体外电刺激设计骨组织工程支架是一种理想可行的方法,主要涉及的材料包括金属材料、石墨烯材料、天然生物衍生材料以及人工合成生物材料;目前运用最广泛的导电材料是石墨烯材料,得益于自身的超强导电性能、大比表面积、同细胞及骨骼的良好生物相容性以及优异的力学性能。②石墨烯材料主要是作为修饰材料引入支架以增强整体支架的电导率,同时其大表面积和丰富的官能团能够促进生物活性物质的装载和释放。③然而生物电效应的骨组织工程支架尚存一些重大挑战需要克服:满足导电性能的同时还需考虑支架的综合性能;缺乏统一、标准化的生物电效应骨组织工程支架的制备方式;体外电刺激干预系统尚不够成熟;缺乏个体化指导支架的选择以实现针对不同病理情况的患者选择并设计最适宜的支架。④研究者们在设计导电支架时,要深入考虑支架的综合效应,譬如生物相容性、力学性能以及生物降解性能等,而此种综合性能可以通过多种材料的复合来实现。⑤除此之外,临床转化应该是导电支架设计的最终考量,在评估出电刺激作用于人体且有利于骨缺损修复的安全电流阈值的基础之上,设计动物实验以及基础实验,然后应用于临床,从而在未来实现生物电效应骨组织工程支架应用于临床的终极目标。

摘要：骨组织工程可以在骨缺损治疗前期提供匹配缺损的支架,引导新生骨形成,并提供活性因子、种子细胞等促进骨组织再生,在骨修复中有广泛的应用。良好的骨组织工程设计至关重要。受天然骨组织自身特性的启发,骨组织工程支架与仿生科学之间的联系越来越密切,成分、结构和功能仿生成为制备骨组织工程支架的重要方法。本文根据天然骨组织固有性质,对不同仿生方式,如成分仿生、结构仿生及功能仿生进行简要介绍,并对其在骨组织工程中的应用进行综述,旨在为骨组织工程的设计提供新的思路与方法。

摘要：骨组织工程将材料作为骨再生支架植入缺损局部,帮助完成骨愈合。近年来随着骨免疫学的发展,人们意识到巨噬细胞的免疫应答决定着材料植入的成败。巨噬细胞具有多样性和可塑性,可以根据环境信号极化为M1样(促炎)和M2样(抑炎)表型,在骨愈合的不同阶段发挥作用。巨噬细胞的迁移、增殖、极化等行为对材料特性敏感。对目前在骨组织工程中,通过改变材料的物理特性、表面化学特性以及生物特性,设计能主动调节巨噬细胞行为的材料,从而促进骨愈合的策略进行了概括总结,相关策略包括:增加材料的粗糙度、大孔结合纳米结构、合适的电信号或机械信号、中性或阴离子表面、增加亲水性、利用免疫调节材料或向局部输送免疫活性物质等,以期为设计具有良好免疫调节性的骨组织工程材料提供思路。

摘要：通过模仿天然骨的成分、结构特性对材料进行设计与调控,获得新型仿生人工骨修复材料,这已成为骨修复材料发展的主要趋势之一。静电纺纳米纤维具有可调控的纳米结构、高孔隙率和大比表面积,可以模拟天然细胞外基质的结构和生物功能,被广泛应用于骨组织工程。本文提供一个基于骨组织工程的静电纺纳米纤维的全面概述。首先简要介绍了骨组织工程,并讨论了静电纺原理、参数和典型设备。随后,讨论了静电纺纳米纤维的表面改性方法,并通过关注最具代表性的实例重点介绍了与静电纺纳米纤维和静电纺纳米纤维增强复合材料的应用最相关的最新进展。此外,本综述展望了静电纺纳米纤维未来发展的挑战、机遇以及新方向。

摘要：背景:骨移植是临床中骨缺损治疗的主要方法,由于自体移植及异体移植的限制,组织工程骨作为替代品变得尤为重要。理想的组织工程骨需具有良好的生物学特性,这取决于支架材料的微观结构及化学性质等因素。目的:骨组织工程支架的不同设计如何影响支架的骨传导性、骨诱导性及生物降解性3种生物学特性。方法:以"骨组织工程、骨传导性、骨诱导性、黏附、扩散、物理特性、化学特性、结构特性、生长因子、离子、生物降解性、聚合物、无机材料、金属"为中文检索词检索中国知网数据库;以"bone tissue engineering,osteoconduction,osteoinductivity,adhesion,diffusion,physical characteristics,chemical characteristics,structural characteristics,growth factors,ions,biological degradability,polymer,inorganic material,metal"为英文检索词检索Pub Med数据库,收集2000年1月至2021年7月时间段与骨组织工程支架生物学特性相关的文献,最终共纳入91篇文章进行综述分析。结果与结论:(1)支架的骨传导性及骨诱导性的影响因素主要包括物理因素,如支架刚度及表面亲水性、生化因素、表面生化结构、结构因素、孔隙结构和表面形貌,此外,影响骨诱导性的因素还包括诱导分化物质的递送等。(2)对于骨传导性及骨诱导性的设计,可通过改善上述多种因素,进而通过促进蛋白的黏附、调节细胞-支架间的相互作用等机制促进骨再生过程。(3)支架的生物降解性主要与材料性质有关,聚合物、无机材料和金属等不同种类的材料具有不同降解特性和机械性能。(4)骨组织工程支架设计时,可通过结合不同性质的材料,以促进支架的降解性,同时平衡材料的降解性与机械性能间的关系。

摘要：骨组织工程通过联合利用种子细胞、生物活性因子和支架材料等要素来构建骨组织再生微环境,从而促进骨缺损的修复重建来诱导骨再生。明胶微球具有多孔性、生物降解性、生物相容性及生物安全性等优势,是一种极具应用潜能的骨修复材料。明胶微球用于体外培养种子细胞时可实现高效扩增。多官能团结构使其可作为促血管再生因子、促骨再生因子及抗感染因子等多种药物的递送载体,缓释药物的同时也可实现微球的多功能化。在构建明胶微球支架时与其他生物材料复合及血管化性能的赋予可提高支架材料的综合性能,但目前支架的设计还存在如何兼顾材料多孔结构和力学性能的问题。本文主要综述了明胶微球的常见制备技术及其近年来在骨组织工程中的应用,并对未来的发展前景进行展望。

摘要：由人口老龄化、严重不愈合骨折等引起的骨缺损,使人们对人工骨替代物的需求急剧增加。支架作为骨缺损的人工骨替代物,在骨组织工程新骨再生中起到至关重要的作用。人体不同组织(硬骨和软骨),甚至是相同组织的不同部位(骨骼的中部和外部)对支架的力学性能、内部微观结构和孔隙率等参数的要求都不尽相同。如何在理想生物材料的基础上,模拟天然骨的性能和结构,设计出具有可控力学性能、结构和渗透率等性能的支架,一直困扰着组织工程研究者。综述了多孔骨支架在设计成型方面近年来国内外代表性的研究工作,重点探究了多孔支架设计方法,阐述了多孔支架在骨组织工程应用中面临的挑战,为深入开展可控多孔支架的研究和应用提供一定的参考。

摘要：背景:碳点在改善聚合物和生物陶瓷等材料性能以及促进成骨分化能力方面显示出巨大潜力,因此碳点基支架材料有望成为一种新型的骨修复候选材料。目的:介绍碳点基材料在骨组织工程中的应用进展,旨在为碳点基支架材料的合理设计提供一些研究思路上的参考。方法:由第一作者以“碳点、骨组织工程、骨支架材料”为中文检索词,以“Carbon dots,carbon-based nanomaterials,bone tissue engineering,bone scaffold materials”为英文检索词,检索万方和Web of Science数据库中2014-2022年发表的相关文献,最后对75篇文献进行分析总结。结果与结论:①原始碳点基材料和碳点基复合材料具有合成方法多样、操作简单、材料来源广和绿色环保等优势,然而其在体内的修复骨缺损能力不足以及生物安全性、生物降解以及临床适应性等都需要进一步评估。②碳点基纤维材料具有骨支架所需优异的机械性能、热稳定性以及生物降解性,是一类具有较大优越性及应用潜力的骨修复新材料;目前应用于体内的骨修复能力有限,因此需要和骨形态发生蛋白、生长因子以及血管化因子复合以期进一步改善这一类材料的骨修复能力。③碳点基水凝胶支架材料在修复骨缺损方面展现出了巨大的潜力,是目前报道的修复骨缺损效果最好的一种碳点基支架材料,然而该材料制备工艺复杂且周期长,因而将其推广到临床骨修复应用上还需要进一步探索合成简单易造作且周期短的替代方法。④原始碳点基材料、碳点基复合材料、碳点基纤维材料和碳点基水凝胶材料各有优缺点,目前来看碳点基水凝胶修复骨缺损效果最好。⑤碳点基材料应用于骨组织工程研究仍然处于初期的探索阶段,体内的溶血性、生物降解、代谢过程及预后评估等需要深入研究,同时其机械性能、热稳定性以及促成骨能力均有待进一步提高和改善。⑥未来研究需结合多种测试及表征手段深入分析碳点基材料的促成骨机制,这是设计应用于临床碳点基骨支架材料的前提。