报告题目:

生物 3D 打印和骨类器官技术在骨科再生修复中的应用研究

报告人:

刘斌

所在单位:

中国人民解放军北部战区总医院

报告人简介:

刘斌，副主任医师，硕士研究生导师，医学博士，博士后，师从我国著名骨科专家裴国献教授。现任中国老年学和老年医学学会老年骨科分会委员、中国生物医药技术协会类器官技术临床应用分会第一届委员会委员、中国老年学和老年医学学会抗衰老分会委员、辽宁省转化医学研究会肥胖研究与体重管理专业委员会常务委员。Organoid Research、Biomaterials Translational、Resources Chemicals and Materials和Exploration青年编委。第22届全国青年岗位能手候选人，入选军队三才一队托举工程“青年拔尖人才”，享受军队优秀专业技术人才Ⅱ类岗位津贴，近年来，在Bone Research、Mater Today Bio.、Mater Sci Eng C.等TOP期刊发表SCI论文8篇。主持国自然青年项目、后勤自主科研、省自然、沈阳市专项基金、医院自主科研面上项目共5项。参研后勤自主科研1项（列2），省自然4项（列2、2、3、4）。授权发明专利3项，实用新型专利10项；主编专著2部、参译专著1部。

报告摘要:

骨科再生修复面临大段骨缺损、感染及半月板个体化修复重建等挑战，传统骨移植材料存在免疫排斥与来源受限等问题。生物3D打印与类器官技术的融合为构建功能性骨组织提供了新策略。本研究基于明胶-海藻酸钠-硅酸镁锂纳米复合水凝胶体系，开发兼具剪切稀释性与力学可调性的“生物墨水”。采用一步法生物3D打印构建的组织工程骨支架支持骨髓间充质干细胞存活、增殖与成骨分化。体外实验表明，含硅酸镁锂支架上调成骨相关基因（Bmp2、Col1a1、Sp7）及蛋白（Runx2、Col-1a）表达，并激活PI3K/AKT信号通路，应用LY294002抑制该通路后成骨效应减弱。体内大鼠颅骨临界骨缺损模型中，含硅酸镁锂支架促进完整骨桥形成并加速矿化。另外，在兔胫骨弹丸伤大段骨缺损模型中，引入黑磷构建的抗感染支架对金黄色葡萄球菌抑菌率达94.72%，有效抑制感染并促进骨修复。同时，课题组积极开展了基于生物材料辅助基因治疗的仿生梯度组织工程支架在半月板损伤修复重建中的应用研究。基于人骨膜干细胞、诱导多能干细胞及肿瘤组织构建的骨类器官、软骨类器官与骨肿瘤类器官，成功模拟骨发育、骨改建及肿瘤微环境，为药物筛选与机制研究提供新平台。数字化骨类器官、虚拟类器官、虚拟生物医学工程等亦成为一个新的研究热点。未来，生物3D打印与骨类器官技术结合AI驱动的类器官智能分析与数字孪生建模，有望实现大尺寸、个性化骨组织的精准构建，推动骨科再生医学向智能化、临床转化迈进。