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?yàn)檐浌堑淖晕倚迯?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(jìn)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(tuán)隊(duì)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(diǎn)：

（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酰化明膠（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(jìn)骨形成，膠原層用于促進(jìn)軟骨再生。

（2）體外實(shí)驗(yàn)：將骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）培養(yǎng)在支架上，評(píng)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(jìn)了BMSCs的成骨分化，而膠原層則促進(jìn)了軟骨分化。這表明雙相支架能夠通過材料的特定組合，實(shí)現(xiàn)對(duì)干細(xì)胞分化的精確調(diào)控。

（3）體內(nèi)實(shí)驗(yàn)：在兔關(guān)節(jié)軟骨全層缺損模型中評(píng)估了雙相仿生支架對(duì)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(jìn)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(dòng)力學(xué)，通過抑制過度活躍的破骨細(xì)胞活性，促進(jìn)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(zhǎng)因子的簡(jiǎn)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(jìn)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