聚焦3D打印等技術 奧精醫療推動個性化仿生礦化膠原兒童颌面骨修復植入器械應用研究

近期，工信部等十部委聯合發布的《「十四五」醫療裝備産業發展規劃》明確提出，要「發展生物活性復合材料、人工神經、仿生皮膚組織、人體組織體外培養、器官修復和補償等。推動先進材料、3D打印等技術應用，提升植介入器械生物相容性及性能水平。」

業内人士指出，當前我國的醫療3D打印材料正在不斷更新發展。由于醫療3D打印産品主要作用于人體各個部位，對于植入物與身體本身機能的各種協調性提出了極大的挑戰。因此，醫療3D打印材料對于産品的精密度、壽命、安全性都有較高的要求。

奧精醫療（688613）針對兒童大面積顱骨缺損、唇腭裂伴牙槽嵴裂和節段性骨幹段缺損等三個臨床上尚未有效解決的兒童骨再生修復難題，基于自主研發的産品——礦化膠原人工骨修復材料的高度仿生、可降解吸收、與自體骨再生速度匹配等優勢，以及礦化膠原能夠進行3D打印的材料特點，于2020年啓動了個性化仿生礦化膠原兒童骨缺損修復與植入器械的相關科研項目研究工作。

2020年，經國家科技部生物技術發展中心批准，由奧精醫療承擔，清華大學材料學院再生醫學與仿生材料研究所所長王秀梅教授牽頭的國家重點研發計劃「生物醫用材料研發與組織器官修復替代」重點專項「新一代功能型仿生礦化膠原兒童骨缺損再生植入器械的研發及臨床轉化」（項目編號：2020YFC1107600）正式立項。

據介紹，通常來說，由創傷、感染、先天畸形等原因造成的骨缺損在臨床上十分常見。但是，因為兒童生理特點的特殊性，兒童骨修復材料和植入器械在設計和功能上和成人産品植入物相比，存在較大的差異和特殊性。

因此，該項目針對上述兒童骨再生修復難題，開發多維度仿生的新一代功能型礦化膠原骨材料及個性化骨再生植入器械，匹配兒童骨骼生長和引導新骨再生的復雜生理過程，實現骨組織再生修復、功能重建及美學重塑。

其中，課題3（編號：2020YFC1107603）—礦化膠原仿生骨修復小兒颌面部骨缺損畸形的臨床研究，由北京大學口腔醫院唇腭裂中心馬蓮教授作為課題負責人，並其團隊與奧精醫療聯合承擔相關研究任務。

唇腭裂畸形是颌面部最常見的先天畸形，唇腭裂患兒伴發的牙槽嵴裂也是颌面部最常見的先天性骨缺損畸形。以往多在10歲左右采用自體松質骨移植進行修復，但髂骨自體骨移植需要開辟第二術區，對患兒術後局部外形、運動功能等可能帶來不同程度的影響。

牙槽嵴裂缺損修復的特殊性在于，並非僅依靠移植物來重建上颌骨的連續性，同時需要牙胚能夠在牙槽骨中正常的發育並移動萌出，生長發育期的牙齒的發育與移動非常迅速，且牙齒在牙槽骨移動的能力在整個生命過程中均存在。因此，植入材料能否在牙齒發育和移動過程中與自體牙槽骨相似的被吸收、替代和改建是需要解決的關鍵問題之一。

礦化膠原人工骨修復材料因其高度仿生、可降解吸收、與自體骨再生速度匹配等優勢，具有解決牙槽嵴裂臨床需求的潛力。同時，牙槽嵴裂的骨缺損形態非常特殊且因人而異，植入材料的骨接觸面積足夠、局部封閉良好以及植入材料的初期穩定性是保證骨成活和改建的關鍵因素，礦化膠原能夠根據術前影像數據進行個性化3D打印的材料特點，也為未來真正能夠適應個性化需求的牙槽嵴裂骨缺損修復提供了解決方案。

奧精醫療表示，根據牙槽嵴裂骨缺損畸形形態和颌骨強度的特點，公司設計並制備了特定結構、孔隙率特性的多孔結構仿生礦化膠原骨材料。相關材料于2021年6月由北京大學口腔醫學院口腔醫療器械檢驗中心開展了理化性能和生物學測試和評價。

期間，馬蓮教授課題組選用巴馬香豬作為實驗動物，並根據其牙齡及牙齒更替與生長發育規律建立與先天性唇腭裂牙槽嵴裂患兒骨缺損修復年齡及牙齡相匹配的發育期動物模型，通過人為構建上颌骨節段性骨缺損，並造成軟組織愈合後模型，模擬8-12歲先天性唇腭裂患兒牙槽嵴裂導致的先天性颌面骨缺損畸形。

在此動物模型上進行仿生礦化骨膠原材料的植入，進行連續性觀察，分析不同愈合及骨改建時期骨植入材料與缺損周圍組織的愈合情況、細胞分布、成骨能力、血管化過程及再生路徑等，初步評價了材料在動物體内實驗的安全性及有效性。

隨後，課題組于2021年8月獲得北京大學口腔醫院倫理委員會批件（PKUSSIRB-202165089），獲准開展臨床研究，遵循《醫療器械臨床試驗質量管理規範》，采用已批准上市的奧精醫療顆粒狀礦化膠原仿生人工骨材料作為植入材料代替自體髂骨松質骨，修復8-12歲單側唇腭裂患兒牙槽嵴裂，術後實施短期與長期的復查，並與既往年齡、性別、缺損畸形形態相匹配的自體髂骨松質骨移植患者成骨比例進行對比，開展該材料應用于單側唇腭裂患兒牙槽嵴裂這一先天颌面骨缺損畸形修復中的安全性及有效性驗證。

據奧精醫療介紹，基于以上大動物試驗和臨床觀察試驗的開展，後續課題組的主要研究内容為：

一是基于仿生礦化膠原的3D打印成型技術，結合臨床兒童唇腭裂牙槽嵴裂的結構特點和力學要求，設計具有個性化結構和特點的患者匹配骨修復定制體，探索合理、高效的3D打印制備定制體的方法，規劃打印的步驟、形式，並驗證成型效果以及成品質量，制定出颌骨修復定制體的工藝標准。

二是以兒童唇腭裂牙槽嵴裂為典型病例，設計並制備不同規格的可供個性化修復定制體精准植入及固定的輔助手術工具，制訂完善的仿生礦化膠原骨修復植入器械應用于臨床個性化治療兒童唇腭裂牙槽嵴裂的各階段技術方案、評價體系、統計方法及術後跟蹤評價，並開展前瞻性臨床試驗研究，為個性化仿生礦化膠原兒童颌面骨修復植入器械産業化提供科學依據。

來源：發布易