中文摘要：

骨缺损常需要骨移植来进行治疗，根据计算机断层摄影(CT)构建的个体化复杂构型组织工程骨（CT组织工程骨），不仅具备内部仿生化设计微孔，宏观外形也可与缺损的复杂构造完全匹配，将是理想的骨移植材料。此外，负重引起骨组织间隙内交变流体剪切应力刺激已被证实是诱导和维持骨内细胞成骨活性的重要因素之一，如果将这种力学刺激应用到CT骨的细胞复合三维培养中将大大提高其成骨活性。本项目以兔股骨的一段作为骨缺损修复模型，基于CT影像学资料利用计算机辅助设计激光固化快速成形技术构建宏观外形与骨缺损模型一致、内部仿生设计的CT骨陶瓷支架。利用新型往复灌流生物反应器及个体化设计流路模拟体内交变流体力学微环境，将兔骨髓基质细胞与CT骨陶瓷支架进行三维动态联合培养构建三维细胞成骨活性的CT组织工程骨。通过该项目的研究将首次建立复杂形态组织工程骨的三维动态培养体系，为三维细胞活性CT组织工程骨的临床应用奠定理论和技术基础

结论摘要：

本研究以兔股骨的一段作为骨缺损修复研究模型 (1) 成功建立了根据患者CT影像学资料应用计算机辅助激光固化快速成形技术构建多连通微孔个体化组织工程骨陶瓷支架的技术工程体系 首先，利用流体力学数字模拟分析，确立了适合动态灌流培养的斜交型内部微孔道结构设计方案；在此基础上，根据兔股骨CT扫描图像成功建立了外部具有兔股骨解剖外形内部拥有斜交微细孔道结构的三维实体数据模型及负母板实体数据模型；通过反复探索，成功利用激光固化快速成型技术制作了CT组织工程骨支架负母板树脂实体，并利用间接法烧制出外形与兔股骨解剖一致，内部具有优化微孔道仿生结构的生物陶瓷骨支架，通过形态学观察、力学测定和生物亲和性评价，确认符合骨组织工程支架需要。因此，本研究确立的方法为组织工程技术的个体化应用在生物材料学上奠定基础。 (2) 首次建立了复杂构型个体化工程骨组织的细胞复合流体动态三维培养技术方法 首先，针对目前流体力学培养系统培养组织界面细胞活性差的问题，我们对培养系统流路部进行了内环式设计并证明了其有效性, 首次利用流体力学原理构建了不仅具有内部细胞活性，同时具有良好界面细胞成骨活性的组织工程骨。此后我们将流体力学动态培养技术与激光固化快速成形技术进一步整合，对流路进行个体化改造，使之与支架解剖形态相匹配，利用本课题组研发的新型往复灌流培养系统进行三维复合培养，实验结果证明此方法构建的个体化组织工程骨不仅具有个体化解剖外形和内部优化仿生结构，而且具有三维细胞成骨活性，此技术有望为临床对大块复杂结构骨缺损的治疗提供可靠移植材料。 (3) 2012年9月，杜大江副教授在维也纳举行的第三届世界组织工程与再生医疗学会总会上，就本项目研究成果做了学术报告，在影响因子3.5的SCI收录杂志上发表会议论文1篇。 此外，本项目部分研究成果在2011年中华医学会第十三届骨科学术会议暨第六届国际COA学术大会由项目杜大江副教授做了发言汇报。目前已完成撰写的两篇标注本课题编号的论文尚在Biomaterials和J Tissue Eng Regen Med同行评议中。围绕本项目，我们还开展了积极的学术交流活动，杜大江副教授于2012年以访问学者身份前往日本从事1年相关科学研究工作，于2013年9月至今在哈佛医学院以客座副教授的身份从事进一步相关科研工作。