生物3D打印仿生支架促炎癥環(huán)境下骨軟骨缺損有效再生

來源：科研小材人

關(guān)節(jié)中的骨與軟骨損傷是臨床中的棘手問題，難以自行修復(fù)，如在退行性骨關(guān)節(jié)炎下的骨與軟骨修復(fù)，更是面臨極大挑戰(zhàn)。如何有效解決骨關(guān)節(jié)炎狀態(tài)下的骨與軟骨修復(fù)是亟需解決的重要問題。

針對這一問題，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院王新巒研究員、阮長順研究員和香港中文大學(xué)秦嶺教授團(tuán)隊利用多學(xué)科交叉的優(yōu)勢，運用生物3D打印技術(shù)構(gòu)建了一種裝載骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)的多層仿生支架，探討了退行性關(guān)節(jié)炎中骨與軟骨損傷的修復(fù)。該團(tuán)隊的支架設(shè)計采用多種策略，其中包括 1）通過活體細(xì)胞打印，在缺損原位引入BMSCs作為修復(fù)種子細(xì)胞。2）利用材料及活性因子構(gòu)建組織修復(fù)的微環(huán)境，包括組織結(jié)構(gòu)仿生，及使用kartogenin（KGN）和β-磷酸三鈣（β-TCP）作為活性因子和材料，分別用于促進(jìn)BMSC等修復(fù)細(xì)胞參與軟骨與骨的缺損修復(fù)。3）針對骨關(guān)節(jié)炎微環(huán)境金屬蛋白酶（MMP）分泌增多的特點，設(shè)計MMP敏感肽修飾的水凝膠，根據(jù)疾病進(jìn)展響應(yīng)性遞送抗炎藥物雙氯芬酸鈉(DC)，抑制骨關(guān)節(jié)炎性微環(huán)境對BMSCs的負(fù)性調(diào)控作用。研究旨在通過植入多孔支架實現(xiàn)再生功能微環(huán)境精準(zhǔn)（包括細(xì)胞和因子等）重建，有效補充缺損部位種子細(xì)胞，調(diào)控抗炎及誘導(dǎo)分化的微環(huán)境，進(jìn)而促進(jìn)骨關(guān)節(jié)炎狀態(tài)下的骨與軟骨修復(fù)。

本研究在體外系統(tǒng)性表征了該設(shè)計支架的理化性質(zhì)，驗證了其具有良好的生物相容性，誘導(dǎo)成軟骨活性及抗炎活性，并進(jìn)一步在半月板切除所致骨關(guān)節(jié)炎動物模型中研究了該支架在進(jìn)展性關(guān)節(jié)炎微環(huán)境中對骨軟骨缺損修復(fù)的影響。該設(shè)計支架可通過軟骨保護(hù)和炎癥調(diào)節(jié)機制促進(jìn)骨關(guān)節(jié)炎狀態(tài)下的骨與軟骨修復(fù)，有效改善模型動物的關(guān)節(jié)功能，為組織工程支架治療與軟骨變性和骨關(guān)節(jié)炎相關(guān)的關(guān)節(jié)疾病提供了一種有前景的治療策略。

中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院博士后劉衍志（現(xiàn)任廣東醫(yī)科大學(xué)副研究員）、研究助理彭劉琪（現(xiàn)為比利時魯汶大學(xué)博士研究生）為該文共同第一作者，王新巒研究員、阮長順研究員及香港中文大學(xué)秦嶺教授為共同通訊作者。


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https://www.sciencedirect.com/sc ... i/S0142961221005731