中国：对聚己内酯/丝素蛋白支架进行生物印刷以改善半月板

来自中国的研究人员希望改善膝关节疾病患者的医疗效果。他们最近的研究“ 生物力学，结构和功能上精心定制的聚己内酯/丝素蛋白支架用于半月板再生 ”概述了他们最近的研究。

半月板缺乏症是膝关节疾病，也可能进一步发展成骨关节炎，这种疾病可能会继续恶化并引起疼痛。作者指出，固定半月板可能会遇到很多困难，当今最常见的技术是半月板缝合，半月板或全部半月板切除术和同种异体移植。

为了希望生物印记能够在再生领域做出彻底的改变，他们开发了一种由聚己内酯（PCL）/丝素蛋白（SF）制成的新的弯月形支架。这样的技术可能是有效的，但不幸的是不能避免骨关节炎。同种异体移植也可能起作用，但研究表明，随着时间的流逝，结果仍然显示为“不满意且不确定”。

研究人员指出：“此外，没有一种商业植入物能够完美地恢复或永久替代天然的半月板组织，不能有效地解决半月板切除术后的症状，并能预防软骨退行性疾病。” “在复杂的半月板损伤中，外科手术无法恢复半月板的结构，生物力学和功能特性仍然是一个巨大的挑战。”

尽管PCL先前已用于3D打印，但大多数研究或实验都与增强机械性能无关；因此，请参见图3。然而，研究人员认为PCL可以提供“稳健”的机械性能以及仿生结构的潜力。不利之处可能是“关节软骨磨损的风险和缺乏生物功能仿生生物”。

在3D Bioplotter上创建仿生半月板支架。

示意图。（A）支架的制造和交联。（B）支架的功能优化。（C）体外生物相容性评估。（D）体内植入。

支架的交联程序。（A）在γ辐射下提出的SF的交联机理 （B）L7肽在支架上的缀合。（C）乙醇处理后SF的二级结构变化。（D）样品的FTIR光谱：（1）纯丝溶液，（2）γ-交联和乙醇处理后的SF，（3）γ-交联和乙醇处理后的SF-PCL，（4）未处理的PCL。

“预先创建的γ交联网络不仅为材料系统提供了初步的支撑结构，而且还影响了新的物理交联剂β片状结构域的分布和尺寸，从而有助于增强材料的强度，弹性和稳定性。 SF海绵”，研究人员说。

随着PS支架开始显示降解迹象，研究人员注意到PCL的降解缓慢，而SF支架的降解更快。样品之间的比例证明了生物力学性能之间的平衡，与新的弯液面相匹配。

体外和体内支架中SMSC的生物相容性，募集和软骨分化。（A）i）在体内植入不同支架1周后，使用免疫荧光法验证了SMSC的募集。ii）在接种到不同的支架上3天后，通过无软骨培养，通过活/死染色分析了SMSC的活力。iii）在用不同支架培养3天后，通过软骨素/ Hoechst测定观察到了SMSC的形态，没有软骨形成诱导。（B）在手术后1周在体内不同支架上的CD29 + / CD90 +双阳性细胞的数目。（C）在将SMSCs体外接种到不同的支架上后12和24小时时，流出细胞的数量。（D）通过alamarBlue分析观察到不同组中SMSC的活力，并将各点的OD值相对于各组第一天的平均值进行归一化。在同一时间点，不同组之间没有观察到显着差异。（EG）不同支架中软骨基质的产生：（EF）通过ELISA定量的Col I和Col II产生；（G）GAG测定。（HK）Col I，Col II，Sox 9和ACAN的软骨特异性基因表达（n = 6，* p <0.05）。

体内再生半月板的宏观观察，生物力学和炎症评估。（AB）植入后12周和24周的关节肉眼观察。（比例尺= 10 mm）从胫骨平台切下的内侧半月板显示在右侧。全内膜半月板切除术后，空白组未接受任何植入。（CD）在每个时间点（12周和24周）植入物的生物力学测定（n = 4，* p <0.05）。（E）术后1、3、6周滑膜的组织学证据（比例尺= 200 µm）。（F）术后1、3、6、12和24周时，滑液中白细胞介素-1的定量测定。（G）在手术后1、3、6、12和24周时，滑液中肿瘤坏死因子-α的定量测定。（n = 6，** p <0.01 vs 1周）

研究人员总结说：“具有仿生结构，SMSC募集能力和出色的生物力学特性的优点，该支架为SMSC募集，保留，增殖，分化和ECM生产提供了极好的微环境。” “此外，该支架还具有出色的生物力学性能以及出色的各向异性弯液面再生和软骨保护功能。”

与传统的基于细胞的疗法相比，当前的研究提供了一种新的一步式半月板修复和再生方法，具有降低成本，避免二次手术的优势。因此，本研究开发的PS-L7支架在半月板组织工程中具有巨大的临床翻译潜力。”

半月板一直是与3D打印相关的其他研究的中心，从3D打印植入物以帮助从运动损伤到外层半月板的制造恢复。您如何看待这个新闻？让我们知道您的想法！