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  關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨是一個(gè)復(fù)雜的缺損模型，軟骨下骨為關(guān)節(jié)軟骨提供一個(gè)良好的力學(xué)環(huán)境。因此對(duì)于關(guān)節(jié)軟骨損傷的修復(fù)，不僅需要針對(duì)軟骨進(jìn)行修復(fù)，還需要針對(duì)于軟骨下骨進(jìn)行修復(fù)。雙相支架的應(yīng)用在關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨的修復(fù)上具有良好的應(yīng)用前景。

  近日，上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院李海燕特別研究員的團(tuán)隊(duì)聯(lián)合上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院何耀華教授的團(tuán)隊(duì)，在雙相支架對(duì)關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨的修復(fù)研究中取得新成果。研究結(jié)果以”An injectable continuous stratified structurally and functionally biomimetic construct for enhancing osteochondral regeneration”為題發(fā)表在國際著名刊物《Biomaterials》（192 (2019) 149-158）（IF=8.8）上。

  雙相支架已被廣泛應(yīng)用在關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨的修復(fù)上，而傳統(tǒng)的雙相支架大多都是一些預(yù)成型的支架，通過將兩種不同的材料以理化方式相結(jié)合，并在其中攜帶有種子細(xì)胞以及相應(yīng)的生長因子等用于關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨的修復(fù)。但是，這些預(yù)成型的支架難以移植進(jìn)入到關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨處在的復(fù)雜而狹窄的缺損部位中，在移植過程中很容易造成二次傷害。并且其將生長因子作為誘導(dǎo)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞以及成骨細(xì)胞分化的信號(hào)，存在著半衰期短，容易變性等缺點(diǎn)。而在種子細(xì)胞的選用上大多采用骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞作為修復(fù)的主要細(xì)胞。李海燕課題組在此前的研究中構(gòu)建了以生物活性玻璃為主要活性成分與海藻酸鈉共同組合形成的可注射生物活性水凝膠攜帶有骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞用于骨組織缺損的修復(fù)。在此基礎(chǔ)上，采用了海藻酸鈉和瓊脂糖構(gòu)建了溫敏性復(fù)合水凝膠來作為軟骨組織修復(fù)的材料，并在其中攜帶有軟骨細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞共培養(yǎng)的體系。該體系在材料上，模擬了骨軟骨的結(jié)構(gòu)，同時(shí)雙層材料之間以海藻酸鈉作為共同的基底材料加強(qiáng)雙層之間的結(jié)合。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中該材料體系都表現(xiàn)出了良好的生物相容性。

  與此同時(shí)在功能上，生物活性玻璃能夠誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，從而有助于軟骨下骨的修復(fù)，為軟骨的修復(fù)提供良好的力學(xué)環(huán)境。而軟骨細(xì)胞和骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞共培養(yǎng)的這一體系，一方面軟骨細(xì)胞能夠直接對(duì)關(guān)節(jié)軟骨進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)軟骨細(xì)胞通過細(xì)胞間的交流能夠誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞分化，從而克服了軟骨細(xì)胞提取和擴(kuò)增不易的問題。體外研究也證明這一雙相支架可以在功能上模擬出關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨的功能。

  同時(shí)相較于3D打印等方式，該支架體系還具有可注射的優(yōu)點(diǎn)，在材料的植入上更為簡(jiǎn)便，避免二次傷害，能夠貼合狹小而復(fù)雜的創(chuàng)面。在大鼠的關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨的缺損中，使用了該雙層可注射生物活性支架的缺損部位，其軟骨下骨和關(guān)節(jié)軟骨都有著良好的修復(fù)效果。相較于對(duì)照組而言，注射了該雙層支架的缺損部位，其骨小梁數(shù)量和厚度都有著良好的提升，關(guān)節(jié)軟骨的形態(tài)更接近于正常的透明軟骨形態(tài)，且其新生組織與原有組織之間的結(jié)合緊密，組織學(xué)打分明顯優(yōu)于其他組。該研究證明了該雙層可注射的生物活性支架，在結(jié)構(gòu)和功能上成功的模擬了關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨，并且有著良好的應(yīng)用前景，為臨床關(guān)節(jié)軟骨以及軟骨下骨缺損的修復(fù)提供了一套潛在的方案。

  上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的碩士研究生朱彥倫和上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院的博士生孔令志是該論文的共同第一作者，李海燕特別研究員和何耀華教授為共同通訊作者。該研究工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFC1100201） 國家自然科學(xué)基金（31470918, 31771024, 81572106）以及上海交通大學(xué)晨星計(jì)劃的支持

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2018.11.017