負載間充質(zhì)干細胞的多孔鉭與仿生3D膠原基復合支架應(yīng)用于山羊骨軟骨缺損的修復

供稿人:嚴峻騰、連芩

長期以來，骨軟骨損傷缺乏有效的治療方法，尤其是在骨科疾病如類固醇相關(guān)骨壞死(SAON)中。此外，鎂作為一種具有良好力學性能的可生物降解金屬，其研究由來已久。

中國科學院深圳先進技術(shù)研究院轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究開發(fā)中心的秦嶺賴毓霄團隊，利用鎂粉、聚合物PLGA和生物陶瓷β-TCP配制比例為16/3/1，16/2/2，16/1/3，4/1的漿料，使用低溫快速成型(LT-RP)技術(shù)，通過3D打印技術(shù)以厚度120 μm和分間距層1.0 mm打印了24mm×24mm×24mm的多孔支架，其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1：支架結(jié)構(gòu)特性

體外分析PTM支架的物理特性和Mg離子的體外釋放。后通過利用SAON兔關(guān)節(jié)缺損模型評估了PTM支架的成骨和血管生成特性，以及植入后的生物安全性。其研究技術(shù)路線如圖2。

圖2：研究技術(shù)路線圖

實驗結(jié)果表明，PTM支架具有良好的生物模擬結(jié)構(gòu)和力學性能。動態(tài)增強磁共振成像和微電腦斷層成像血管造影結(jié)果表明，植入PTM支架術(shù)后4周可增加血液灌注，促進新生血管生長，8周時可觀察到大量結(jié)構(gòu)良好的新生血管形成。而且，術(shù)后12周的微ct、組織學和力學性能測試結(jié)果顯示，PTM支架能顯著促進新生骨形成，增強新生骨力學性能，見圖3，表明PTM支架具有成骨和血管生成的雙重功能，在SAON中具有協(xié)同增強新骨形成和增強新骨質(zhì)量的作用。

相較于其他研究，該課題組設(shè)計的PTM支架具備合適的物理結(jié)構(gòu)和初始力學性能，其結(jié)構(gòu)為血管爬行提供了合適的模板的同時，鎂的摻入促進了新血管的形成，最終介導了新生骨的形成和重塑。

圖3：Micro-CT下通道內(nèi)新骨形成情況

參考文獻：
Lai Y, Li Y, Cao H, Long J, Wang X, Li L, Li C, Jia Q, Teng B, Tang T, Peng J,Eglin D, Alini M, Grijpma DW, Richards G, Qin L；Osteogenic magnesium incorporated into PLGA/TCP porous scaffold by 3D printing for repairing challenging bone defect, Biomaterials (2019)
doi: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.01.013.

供稿人:嚴峻騰、連芩 供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室