3D打印的仿生多功能支架

促進炎癥環境下骨軟骨再生

●創新點

關節軟骨損傷是一般人群和運動員最常見的關節損傷。有充分的證據表明，嚴重的關節損傷如骨軟骨缺損，可能會導致人們在生命后期發生骨關節炎（OA）。軟骨因其無血管、淋巴管以及神經分布，損傷后很難自行修復，進展性OA患者的軟骨自我修復能力更是十分有限。目前，治療軟骨損傷的策略主要包括自體軟骨細胞移植、微骨折技術和干細胞注射等。由于缺乏一種有效的策略來重建損傷關節內的多層功能性組織結構（軟骨和骨），軟骨和軟骨下骨重建仍不能同時實現。干細胞治療在軟骨再生和OA治療方面顯示出廣闊的應用前景。生物3D打印技術因其能夠做到種子細胞、材料、活性因子和幾何結構的精細打印，從而有望設計出與生物組織結構類似的多層組織幾何結構。然而，目前的研究很少擴展到炎癥條件下的軟骨再生，特別是OA/進展性OA患者的軟骨再生。有證據表明，抑制炎癥微環境是有效修復OA關節軟骨缺損的關鍵。因此，軟骨再生應與抑制OA發展有效耦合起來，從而構成支持OA關節軟骨再生的有效微環境。為了構成這樣一個有效的微環境，支架的設計過程中需要考慮適當的化學材料、軟骨形成因子、抗OA劑等的優化組合，以優化支架的結構和力學性能。具有這些微環境特征的支架開發具有挑戰性，目前還沒有實現。為了解決這一挑戰，中國科學院深圳先進技術研究院王新巒研究員、阮長順研究員和香港中文大學秦嶺教授團隊利用生物3D打印技術構建了一種裝載骨髓間充質干細胞（BMSC）的仿生多層支架，以創建一個合適的微環境，從而有效地修復進展性OA關節骨軟骨缺損。……