3D打印骨软骨谱系特异性双相支架用于关节软骨全层缺损修复

来源：EFL生物3D打印与生物制造

负重关节软骨全层缺损的功能修复一直是骨科的主要挑战之一。因为软骨的自我修复能力有限，常常导致严重疼痛和关节不稳定。目前的治疗方法如自体软骨移植存在供体部位损伤、组织可用性有限等局限性。然而，先进的3D打印技术允许构建支持原位组织再生的仿生生物支架。

鉴于此，澳大利亚西澳大学徐家科、中山大学白莹、暨南大学秦胜男团队等人通过连续3D打印和冷冻干燥处理开发了一种用于骨软骨再生的谱系特异性双相支架，用于修复关节软骨的全层缺损。相关研究成果以“3D printed osteochondral lineage-specific biphasic scaffolds for functional repair of full-thickness articular cartilage defects in weight-bearing area”为题于近期发表在《Biofabrication》上。

本文要点：

（1）支架制备：通过连续3D打印和冷冻干燥技术，制备了包含甲基丙烯酰化明胶（GelMA）、羟基磷灰石（HAP）和胶原的双相仿生支架。其中，GelMA/HAP层用于促进骨形成，胶原层用于促进软骨再生。

（2）体外实验：将骨髓间充质干细胞（BMSCs）培养在支架上，评估细胞增殖、黏附、迁移和分化潜能。结果显示，GelMA/HAP层促进了BMSCs的成骨分化，而胶原层则促进了软骨分化。这表明双相支架能够通过材料的特定组合，实现对干细胞分化的精确调控。

（3）体内实验：在兔关节软骨全层缺损模型中评估了双相仿生支架对软骨和软骨下骨再生的影响，通过组织学和影像学方法进行分析。结果表明，该双相仿生支架有效地调节了骨重塑动力学，通过抑制过度活跃的破骨细胞活性，促进了新骨形成。

总而言之，本研究提供了一种无需细胞和生长因子的简便组织工程策略，用于修复关节软骨的全层缺损。这种双相支架展现出了良好的生物相容性，并能够通过调控干细胞的分化方向，促进软骨和骨的再生。其临床转化潜力巨大，为未来治疗关节软骨缺损提供了一种新的解决方案。

文章来源：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ade8a9