3D打印复杂多孔结构的骨软骨支架

研究背景

关节软骨缺损通常是由关节炎症、创伤和退行性疾病引起的。此类疾病可导致行走能力丧失，并可能成为切除残疾肢体的主要潜在因素。目前，关节清创、微骨折、自体软骨细胞植入、自体骨软骨移植等多种治疗策略被用于临床治疗，然而由于移植来源的限制和可能导致被移植者病变，因此结果并不令人满意。整合性骨-软骨修复是一种有效的软骨缺损修复方法，为了模拟体内骨组织微环境进行有效的组织修复与再生，骨支架必须有效地模拟天然软骨和软骨下致密层的细胞外基质。鉴于骨和软骨微环境的差异，使用双相支架已成为骨-软骨组织工程的重要手段。由于双相支架结构较普通支架复杂，因此，对于骨-软骨假体支架的设计提出了更高的要求。

实验过程

团队设计并使用独特的低温沉积3D打印技术（上普硬核技术），制作了一种包含定向软骨层、致密层和多孔骨层的仿生骨软骨支架。

动物模型实验结果显示，24周时，与实验对照组相比，缺损处已充满大量的透明软骨，再生组织与周围正常软骨的边界清晰可见；再生组织的力学性能表明，在术后12和24周，支架组再生骨软骨组织的杨氏模量明显高于空白对照组，且与正常软骨生理机械性能常数相当。

实验结论

结果表明利用低温沉积3D打印技术制备的软骨层具有可控、定向、多孔结构等特质，通过设计制作核心-鞘层PLGA/TCP-Collagen构型，显著提高骨层多孔结构表面亲水性，致密层微孔结构促进骨及关节软骨再生。体内关节软骨修复实验结果表明，含有BMSCs的骨软骨支架在24周内促进了山羊骨软骨缺损的修复。从而进一步证明了低温沉积3D打印制备骨-软骨多孔支架设计方案成功。