生物3D打印仿生支架促炎症环境下骨软骨缺损有效再生

关节中的骨与软骨损伤是临床中的棘手问题，难以自行修复，如在退行性骨关节炎下的骨与软骨修复，更是面临极大挑战。如何有效解决骨关节炎状态下的骨与软骨修复是亟需解决的重要问题。

针对这一问题，中国科学院深圳先进技术研究院王新峦研究员、阮长顺研究员和香港中文大学秦岭教授团队利用多学科交叉的优势，运用生物3D打印技术构建了一种装载骨髓间充质干细胞(BMSC)的多层仿生支架，探讨了退行性关节炎中骨与软骨损伤的修复。该团队的支架设计采用多种策略，其中包括 1）通过活体细胞打印，在缺损原位引入BMSCs作为修复种子细胞。2）利用材料及活性因子构建组织修复的微环境，包括组织结构仿生，及使用kartogenin（KGN）和β-磷酸三钙（β-TCP）作为活性因子和材料，分别用于促进BMSC等修复细胞参与软骨与骨的缺损修复。3）针对骨关节炎微环境金属蛋白酶（MMP）分泌增多的特点，设计MMP敏感肽修饰的水凝胶，根据疾病进展响应性递送抗炎药物双氯芬酸钠(DC)，抑制骨关节炎性微环境对BMSCs的负性调控作用。研究旨在通过植入多孔支架实现再生功能微环境精准（包括细胞和因子等）重建，有效补充缺损部位种子细胞，调控抗炎及诱导分化的微环境，进而促进骨关节炎状态下的骨与软骨修复。

本研究在体外系统性表征了该设计支架的理化性质，验证了其具有良好的生物相容性，诱导成软骨活性及抗炎活性，并进一步在半月板切除所致骨关节炎动物模型中研究了该支架在进展性关节炎微环境中对骨软骨缺损修复的影响。该设计支架可通过软骨保护和炎症调节机制促进骨关节炎状态下的骨与软骨修复，有效改善模型动物的关节功能，为组织工程支架治疗与软骨变性和骨关节炎相关的关节疾病提供了一种有前景的治疗策略。

中国科学院深圳先进技术研究院博士后刘衍志（现任广东医科大学副研究员）、研究助理彭刘琪（现为比利时鲁汶大学博士研究生）为该文共同第一作者，王新峦研究员、阮长顺研究员及香港中文大学秦岭教授为共同通讯作者。

该研究得到了国家重点研发计划（2016YFC1102103，2018YFA0703100），国家自然科学基金（81703584, 32122046, 32101102 和 82072082），广东省科技创新青年拔尖人才项目（2017TQ04X885），中国科学院青年创新促进会会员（2019350）及深圳市国际合作项目（GJHZ20190821160803823）等基金的资助。

来源：Biomaterials杂志

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142961221005731