生物3D打印支架促进缺损软骨再生

膝关节软骨缺损主要是外伤、疾病或年老引起的关节疼痛，影响生活质量。关节软骨是一种光滑的弹性组织，没有血管、淋巴管或神经。因此，损伤后的自愈能力有限。

若不及时进行处理，软骨损伤可能会延伸到软骨下骨，进一步加重关节软骨缺损，并诱发骨关节炎，影响患者的正常生活。

背景

目前有超过500亿人受到骨关节炎的困扰。修复软骨组织，恢复生理结构和功能具有极其重要的意义。

然而，传统方法仅能短暂减轻患者的疼痛。要解决软骨缺损的难题，实现完全功能的透明软骨再生仍然面临挑战。

传统方法和生物3D打印技术制造的多层支架等，无法很好地控制内部结构，或者在相邻层之间缺乏完整性，其疗效并不理想，严重影响修复结果。因此，需要一种仿生支架同时促进软骨缺损的结构和功能再生。

针对上述问题，浙江大学团队在《Biofabrication》发表了《具有精确控制和可调结构的3D打印支架可引导细胞迁移并促进缺损软骨再生》。

生物3D打印

研究人员提出了通过DLP（光固化）技术一步到位地集成打印具有不同层精确控制结构的仿生支架的新策略，促进软骨缺损修复。

这种双层支架设计有相互连接、精确控制的微观结构：垂直孔以莲花分布印刷到厚底层，相同大小的孔以“莲花和径向”分布印刷到上薄层中。

孔径可以很容易地控制在100 μm，200 μm到400 μm，脚手架的表面积和机械性能不同。底层和上层的机械性能可以根据孔隙分布和直径进行调节，以分别匹配软骨组织。

底部支架内的孔隙不仅推动骨髓间充质干细胞向上层迁移有利于骨骼修复，而且促进周围细胞从正常组织迁移到缺陷区域，包括软骨细胞或软骨组细胞，更有利于软骨层的修复。

结论

通过DLP（光固化）打印成功构建了由“莲花和径向”多孔软骨层结合KGN和“莲花”多孔软骨下层组成的3D打印一体化双层支架，用于软骨修复。

结果表明，印刷一体化双层支架具有可调力学性能、良好的生物相容性，并能促进细胞浸润和迁移到支架中。

体内动物评估进一步验证了这种与KGN复合的3D打印一体化双层支架可以成功诱导软骨修复并促进新关节软骨和软骨下骨的再生。这种复合设计将是一种潜在的软骨修复支架，值得进一步研究。

关注公众号了解更多