3D打印骨軟骨譜系特異性雙相支架用于關(guān)節(jié)軟骨全層缺損修復(fù)

來源：EFL生物3D打印與生物制造

負(fù)重關(guān)節(jié)軟骨全層缺損的功能修復(fù)一直是骨科的主要挑戰(zhàn)之一。因為軟骨的自我修復(fù)能力有限，常常導(dǎo)致嚴(yán)重疼痛和關(guān)節(jié)不穩(wěn)定。目前的治療方法如自體軟骨移植存在供體部位損傷、組織可用性有限等局限性。然而，先進的3D打印技術(shù)允許構(gòu)建支持原位組織再生的仿生生物支架。

鑒于此，澳大利亞西澳大學(xué)徐家科、中山大學(xué)白瑩、暨南大學(xué)秦勝男團隊等人通過連續(xù)3D打印和冷凍干燥處理開發(fā)了一種用于骨軟骨再生的譜系特異性雙相支架，用于修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨的全層缺損。相關(guān)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”為題于近期發(fā)表在《Biofabrication》上。

本文要點：

（1）支架制備：通過連續(xù)3D打印和冷凍干燥技術(shù)，制備了包含甲基丙烯�；�明膠（GelMA）、羥基磷灰石（HAP）和膠原的雙相仿生支架。其中，GelMA/HAP層用于促進骨形成，膠原層用于促進軟骨再生。

（2）體外實驗：將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）培養(yǎng)在支架上，評估細(xì)胞增殖、黏附、遷移和分化潛能。結(jié)果顯示，GelMA/HAP層促進了BMSCs的成骨分化，而膠原層則促進了軟骨分化。這表明雙相支架能夠通過材料的特定組合，實現(xiàn)對干細(xì)胞分化的精確調(diào)控。

（3）體內(nèi)實驗：在兔關(guān)節(jié)軟骨全層缺損模型中評估了雙相仿生支架對軟骨和軟骨下骨再生的影響，通過組織學(xué)和影像學(xué)方法進行分析。結(jié)果表明，該雙相仿生支架有效地調(diào)節(jié)了骨重塑動力學(xué)，通過抑制過度活躍的破骨細(xì)胞活性，促進了新骨形成。

總而言之，本研究提供了一種無需細(xì)胞和生長因子的簡便組織工程策略，用于修復(fù)關(guān)節(jié)軟骨的全層缺損。這種雙相支架展現(xiàn)出了良好的生物相容性，并能夠通過調(diào)控干細(xì)胞的分化方向，促進軟骨和骨的再生。其臨床轉(zhuǎn)化潛力巨大，為未來治療關(guān)節(jié)軟骨缺損提供了一種新的解決方案。

文章來源：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ade8a9