供稿人：张展艺、孙畅宁 供稿单位：西安交通大学精密微纳制造技术全国重点实验室 发布日期：2025-04-27
广义骨组织包括骨和骨膜，这两部分协同作用，在缺损区域内实现更快速、更高质量的骨再生。但构建仿生骨膜支架并将其与骨支架有效整合仍然是一个挑战。目前报道的骨膜支架通常采用单独制造然后缝合或包裹的方法，但物理连接容易在植入后发生分层，影响骨再生效果。仿生骨-骨膜一体化支架能够模拟天然骨-骨膜结构，有效促进骨缺损修复。然而，如何实现支架的集成制造和界面稳定性一直是研究难点。
北京航空航天大学生物科学与医学工程学院牛旭峰教授团队[1]在仿生骨-骨膜一体化支架的连续制造方面取得重要研究进展。如图1所示，该团队提出的连续制造策略，通过将3D打印和静电纺丝技术相结合，成功构建了具有稳定双层结构的BP-IMCS支架。
图1 BP-IMCS 的连续制造策略和体内植入示意图。A) 结合3D打印和电纺丝技术的BP-IMCS连续制造策略。B) BP-IMCS 植入人体后的骨修复效果
BP-IMCS支架由上层的BP（仿生骨膜）和下层的IMCS（原位矿化胶原支架）组成。BP层由静电纺丝制成的致密胶原蛋白纳米纤维构成，有效阻止了纤维组织的侵袭，而通过3D打印得到的IMCS层则能够促进成骨分化，两者协同作用，显著提高了骨再生效率。
连续制造策略的关键在于将BP层在湿润条件下立即覆盖在IMCS层上，从而实现了电纺纤维与3D打印纤维之间的紧密结合和稳定界面。与传统支架相比，BP-IMCS的界面结合力更强，结构稳定性更高，能够在植入后抵抗摩擦力，避免分层现象。
体外细胞实验表明，BP-IMCS支架具有良好的生物相容性，并且BP层有效阻止了网状纤维组织的侵袭，为骨再生提供了充足的空间。同时，BP-IMCS支架在兔颅骨缺损修复实验中表现出优异的性能。如图2所示，植入2个月后，BP-IMCS组的新骨形成量最多，骨缺损修复效果最佳。
图2 体内植入后新形成骨的显微CT图像和形态分析。A)在兔子颅骨缺损部位植入支架的示意图。B)骨体积/组织体积、C)骨小梁厚度、D)骨小梁分离度、E)骨小梁数量和F)各向异性度（n=4，★: p<0.05，NS: p>0.05）。G）植入后缺损部位的Micro-CT图像三维重建模型
这项研究成果为骨-骨膜一体化支架的制造提供了新的思路，具有重要的科学研究意义和工程应用价值。未来，BP-IMCS支架有望应用于临床骨缺损修复，为患者带来福音。此外，连续制造策略还可以应用于其他异质结构的组织构建，例如骨-软骨、骨-肌腱、胸骨-胸膜、肺-胸膜等，为组织工程和再生医学领域的发展提供新的解决方案。