引言：颅颌面（CMF）区域重建因兼具结构与生物学双重挑战，传统手段难以应对。尽管生物制造在该领域受关注，但其跨制造策略与转化验证阶段的整体进展尚未被系统性梳理。
方法：研究人员遵循PRISMA-ScR指南开展范围性综述，检索2010至2025年相关研究，采用四维分析框架（空间、生物学、时间、生物力学复杂性）评估制造策略、构建体复杂性、生物添加剂整合及转化成熟度。
结果：纳入107项研究分析显示，研究方向集中于有限策略，最常见为挤出式打印（70.1%）联合复合材料体系（59.8%）。21.5%的研究探索复杂多组织构建体，但多在体外或小动物模型中验证。生物添加剂整合主要聚焦于成骨增强，血管生成支持研究较少。各研究结局指标偏重结构特征，功能恢复评估不足。
讨论：上述发现揭示了CMF生物制造中构建体复杂性提升与功能及临床相关模型验证之间的缺口。未来转化进展需更紧密整合制造策略、生物学设计考量及功能导向的评估框架。
系统综述注册：DOI: 10.17605/OSF.IO/FJ87Y。
1 引言
颅颌面（CMF）区域易受创伤、手术缺损、先天畸形及牙周炎、龋齿等牙牙槽疾病影响，累及颅骨、下颌骨、牙齿等承重区与面中部精细骨骼结构，可导致美观受损及发音、咀嚼、吞咽等功能障碍，严重降低患者生活质量。CMF重建因三维解剖复杂、脉管系统精密及传统移植局限而极具挑战，如牙槽嵴缺损需同时修复牙骨质、牙周膜与牙槽骨等多组织界面。
传统自体移植、同种异体移植或异种移植虽长期作为基准方案，但存在供区并发症、来源有限、免疫原性风险及整合不可预测等缺陷。为突破限制，熔融沉积建模（FDM）、数字光处理（DLP）、选择性激光烧结（SLS）与立体光刻（SLA）等增材制造技术被引入，可基于CAD/CAM软件制备个性化金属或生物陶瓷无细胞支架，实现解剖精度匹配，但缺乏生物活性。这种“几何复制而非生物学复制”的核心缺陷直接推动了生物制造的发展。
生物制造结合组织工程原理，通过将活细胞与生物活性分子整合到制造工艺中，利用生物打印与生物组装等技术，自动生成带或不带支架的生物学功能构建体。区别于既往仅聚焦三维生物打印的综述，本研究覆盖全谱系生物制造策略（支架辅助、载细胞、混合及无细胞），引入空间、生物学、时间与生物力学维度的四维分析框架评估转化准备度，综合107项研究的结构化缺口分析，并提出可操作的临床转化战略路线图。CMF区域需同时满足机械支撑、异质性组织功能整合与血管化需求，是生物制造策略的理想验证模型，其研究结论可为其他复杂组织工程领域提供参考。
2 研究目的
本范围性综述旨在梳理生物制造（含生物打印）在CMF重建中的应用范围、进展及转化障碍。基于人口-概念-情境（PCC）框架，具体目标包括：①人口维度：评估CMF重建相关的体外/体内模型、细胞来源及靶组织；②概念维度：梳理采用的生物制造策略与材料体系；③情境维度：综合转化进展并识别关键障碍。研究核心问题为：“现有CMF重建生物制造策略的证据范围、分布及性质是什么？”
3 材料与方法
3.1 方案与注册
研究遵循JBI方法与PRISMA-ScR指南，于2025年8月29日在Open Science Framework（OSF）预注册方案，后因稿件接收意外撤回，于2026年5月8日重新注册，注册地址：
https://osf.io/2e8rz（DOI: 10.17605/OSF.IO/HN5PQ）。
3.2 纳入标准
纳入2010年1月至2025年6月发表的英文原创研究，需采用生物制造、增材制造或三维生物打印技术用于CMF区域组织再生，涉及体外/体内生物模型及CMF相关细胞来源，靶组织包括颅骨、牙槽骨、颌面骨、牙齿、牙周组织、颞下颌关节（TMJ）及复合组织缺损，并报告组织再生关键结局。排除综述、荟萃分析、非CMF应用及非英文研究。
3.3 信息来源与检索策略
2025年6月15日检索PubMed、Scopus数据库及Google Scholar前300条结果，检索词同时涵盖“生物制造”与“三维生物打印”以最大化文献覆盖，检索时限为2010年至2025年6月。
3.4 研究筛选流程
通过文献管理软件去重后，由两名研究者独立完成标题摘要初筛与全文复筛，分歧经讨论或由第三方裁定。筛选定义包括：若使用牙源性干细胞（DPSCs）、牙周膜干细胞（PDLSCs）等CMF相关细胞来源，即使模型非CMF特异性也纳入；若使用骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）等通用细胞，则需明确声明CMF应用目标。最终1126篇文献经筛选纳入107项研究。
3.5 分类框架
研究人员构建四类分类体系：①生物制造策略：分为支架辅助（无细胞支架+打印后细胞接种）、载细胞（支架内封装细胞）、混合（前两者结合）及无细胞（含生物活性成分而非细胞）；②转化阶段：分为体外（细胞培养）、临床前小动物（啮齿类、兔）、临床前大动物（猪、羊、犬）及概念验证/离体（人类组织）；③工程复杂性：按架构与生物学复杂度分为四级，Ⅰ级（单组织，如骨或牙髓）、Ⅱ级（双相，如牙周膜或牙骨质界面）、Ⅲ级（多组织，如完整牙周复合体）、Ⅳ级（全器官或大区段，如全牙）；④细胞来源：分为口腔与其他间充质细胞、细胞系、共培养、宿主募集及无细胞。
3.6 数据提取与图表化
两名研究者独立使用标准化Excel表单提取数据，变量包括作者、年份、国家、靶组织、解剖部位、工程复杂性等级、转化阶段、生物打印策略、细胞来源、制造技术、构建体组成、生物材料类别及关键结局。
4 结果
4.1 研究筛选与发表趋势
107项研究发表于2010至2025年，近五年（71项，66.3%）占比显著，呈研究活跃度上升趋势。
4.2 地理分布与转化阶段
研究来自19个国家，中国（36项）、美国（21项）、韩国（14项）贡献三分之二，其余分布于澳大利亚、法国等国。转化阶段分布为：体外42项（39.3%）、临床前小动物47项（43.9%）、临床前大动物17项（15.9%）、离体概念验证1项（0.9%，来自德国）。高产国家同时主导大动物研究，显示先进临床前工作集中于少数研究体系。
4.3 工程复杂性
66.4%的研究聚焦Ⅰ级单组织构建体，Ⅱ级双相构建体占10.3%（多为牙本质-牙髓或牙周膜界面），Ⅲ级多组织构建体占21.5%，Ⅳ级全器官构建体仅占1.9%，表明研究仍以单组织为主，高复杂性挑战探索较少。
4.4 靶解剖部位
骨组织是最常靶向（51项，47.7%），包括颅骨（15项）、牙槽骨（12项）、下颌骨（9项）等；其次为牙周复合体（18项，16.8%）、多组织构建体（11项，10.3%）；其余包括牙髓（5项）、牙本质-牙髓复合体（5项）、牙龈（5项）、软骨（以TMJ盘为主，5项）、牙本质（3项）、釉质（1项）、牙根（1项）及全牙（1项）。
4.5 生物材料、细胞来源与生物打印策略
不同靶部位策略差异显著：下颌骨构建体（9项）以支架辅助为主（8项），牙槽骨（12项）支架辅助占9项，颅骨（15项）则以载细胞为主（8项）。牙与软组织构建体（16项）几乎均采用载细胞策略（15项）。牙周复合体（18项）载细胞与支架辅助分别占9项与6项，多组织构建体（11项）支架辅助与载细胞各占5项与4项。
整体来看，复合材料是最常用材料类别（64项，59.8%），聚己内酯（PCL，30项）与羟基磷灰石（HA，29项）为最常用单体材料，常与胶原、明胶基质联用。支架辅助（51项）与载细胞（44项）策略使用频率相当，挤出式生物打印为主导技术（73项，68.2%），口腔来源间充质干细胞是最常用细胞来源（37项，34.6%）。
4.6 生物添加剂整合
39项研究（36.4%）整合生物添加剂以调控成骨、血管生成与免疫调节等过程。成骨诱导剂（BMP-2/7、纳米硅酸盐、生物活性玻璃等）用于16项研究（15.0%），而血管生成因子（主要为VEGF）仅作为独立策略用于1项研究（0.9%），仅8项研究（7.5%）同时联用成骨与血管生成信号，显示血管化策略应用严重不足。非骨应用中，生物添加剂呈靶组织特异性，如TMJ盘再生用软骨生成因子（CTGF/TGF-β3）、感染缺损用抗菌肽（KSL-W）、牙本质-牙髓复合体用成牙诱导剂（BMP肽、MTA）等。
4.7 跨维度关联
构建体复杂性与验证阶段分布不均：即使是高复杂性构建体也多在体外或小动物模型中验证，仅少数进入大动物试验或功能概念验证。所有Ⅳ级全器官构建体（2项）均在大动物模型中测试，而Ⅲ级多组织构建体中仅4项（17.4%）进入该阶段，Ⅰ级与Ⅱ级构建体则主要局限于早期验证。支架辅助策略占大动物研究的76.5%，载细胞策略虽总体应用广泛（44项），但仅4项进入大动物阶段。73.9%的Ⅲ级构建体整合了生物添加剂，显著高于Ⅰ级构建体的47.9%。
5 讨论
5.1 战略图谱解读：技术趋同与转化雄心缺口
研究揭示该领域呈现战略趋同与工程雄心-转化验证的量化缺口。四维分析框架（空间保真度、生物学相关性、时间成熟性、生物力学完整性）显示，当前研究侧重结构精度与机械稳定性，对长期生物学功能与成熟度的关注相对不足。地理上研究高度集中，中、美、韩贡献超六成，反映领域资源密集型特征。83.2%的研究处于体外或临床前小动物阶段，工程复杂性以单组织（Ⅰ级，66.4%）为主，多组织（Ⅲ级，21.5%）与全器官（Ⅳ级，1.9%）探索有限，显示领域仍处于“舒适区”，可能制约整体转化潜力。
5.2 主导工具包：技术保守主义作为结构性瓶颈
挤出式生物打印（EBB）占68.2%，虽实用性强，但数百微米的分辨率难以复制毛细血管网等精细微结构，无法达到约3 μm的毛细血管构建需求。材料选择同样保守，59.8%的研究使用聚合物（如PCL）与陶瓷（如HA）复合体系，这种“熟悉工具包”存在材料停滞问题，常因优先选择可打印性或力学性能，而非主动引导细胞黏附与信号传导的生物活性，难以满足组织特异性性能需求。
5.3 转化脱节：验证结构而忽视功能
交叉分析显示，82.6%的Ⅲ级多组织构建体仅在体外或小动物模型中验证，无法模拟人类CMF缺损的生物力学负荷与尺度。骨组织研究多报告影像学与组织学成骨证据，力学完整性定量评估稀缺；软组织研究则缺乏韧带生物力学、感觉神经再支配等功能指标。多数构建体在静态或低负荷条件下测试，缺失对功能组织成熟与整合至关重要的机械生物学信号，导致“结构可行但功能有效性证据不足”的 preclinical–clinical 鸿沟。
5.4 生物学盲区量化：从血管化到监管
生物学层面存在信号解耦缺陷：成骨程序启动未同步血管生成诱导，仅7.5%的研究整合血管生成因子，厚构建体易出现中心坏死风险。叠加报告不一致、批次变异与长期安全性数据缺乏等问题，引发可重复性危机。监管与商业层面，生物打印构建体仍处灰色地带，尚无FDA批准组织与注册临床试验，高成本、长周期细胞扩增及与自体移植金标准的优效性未证，进一步限制临床转化。
5.5 战略路线图：迈向计算赋能的功能转化
需从迭代优化转向智能、功能驱动的生物制造，四大支柱包括：①混合生物制造：突破单一挤出依赖，结合EBB与DLP等高分辨率技术构建分层脉管系统；②功能基准测试：资助复杂构建体大动物研究，强制标准化功能结局评估，解决动物模型保真度缺口；③预测性设计：利用AI与计算模型替代试错，机器学习指导生物墨水设计与生物添加剂组合优化，“数字孪生”模拟降低性能风险；④动态生物材料：超越静态复合材料，开发提供时空血管化、免疫调节与耦合组织成熟信号的生物活性材料体系，同时与监管机构协同制定敏捷审批路径，推动临床级个性化制造框架落地。
6 局限性
本综述仅纳入英文文献与限定时间窗，作为范围性综述未正式评估研究质量。
7 结论
CMF领域作为高要求模型系统，揭示了生物制造的通用挑战：材料需具备生物学指导性以主动调控细胞行为，血管与组织特异性信号需时序协调，功能结局需在生理相关环境中验证。CMF解剖的独特性虽带来特殊复杂度，但其衍生的混合制造、功能驱动验证等战略与机制见解，可为任意复杂承重组织复合体重建提供实用路线图，直接指导临床转化路径。
