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  關節軟骨以及軟骨下骨是一個復雜的缺損模型，軟骨下骨為關節軟骨提供一個良好的力學環境。因此對于關節軟骨損傷的修復，不僅需要針對軟骨進行修復，還需要針對于軟骨下骨進行修復。雙相支架的應用在關節軟骨以及軟骨下骨的修復上具有良好的應用前景。

  近日，上海交通大學生物醫學工程學院李海燕特別研究員的團隊聯合上海交通大學附屬第六人民醫院何耀華教授的團隊，在雙相支架對關節軟骨以及軟骨下骨的修復研究中取得新成果。研究結果以”An injectable continuous stratified structurally and functionally biomimetic construct for enhancing osteochondral regeneration”為題發表在國際著名刊物《Biomaterials》（192 (2019) 149-158）（IF=8.8）上。

  雙相支架已被廣泛應用在關節軟骨以及軟骨下骨的修復上，而傳統的雙相支架大多都是一些預成型的支架，通過將兩種不同的材料以理化方式相結合，并在其中攜帶有種子細胞以及相應的生長因子等用于關節軟骨以及軟骨下骨的修復。但是，這些預成型的支架難以移植進入到關節軟骨以及軟骨下骨處在的復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干細胞向軟骨細胞以及成骨細胞分化的信號，存在著半衰期短，容易變性等缺點。而在種子細胞的選用上大多采用骨髓間充質干細胞作為修復的主要細胞。李海燕課題組在此前的研究中構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干細胞用于骨組織缺損的修復。在此基礎上，采用了海藻酸鈉和瓊脂糖構建了溫敏性復合水凝膠來作為軟骨組織修復的材料，并在其中攜帶有軟骨細胞和骨髓間充質干細胞共培養的體系。該體系在材料上，模擬了骨軟骨的結構，同時雙層材料之間以海藻酸鈉作為共同的基底材料加強雙層之間的結合。在體外和體內實驗中該材料體系都表現出了良好的生物相容性。

  與此同時在功能上，生物活性玻璃能夠誘導骨髓間充質干細胞向成骨細胞分化，從而有助于軟骨下骨的修復，為軟骨的修復提供良好的力學環境。而軟骨細胞和骨髓間充質干細胞共培養的這一體系，一方面軟骨細胞能夠直接對關節軟骨進行修復，同時軟骨細胞通過細胞間的交流能夠誘導骨髓間充質干細胞向軟骨細胞分化，從而克服了軟骨細胞提取和擴增不易的問題。體外研究也證明這一雙相支架可以在功能上模擬出關節軟骨以及軟骨下骨的功能。

  同時相較于3D打印等方式，該支架體系還具有可注射的優點，在材料的植入上更為簡便，避免二次傷害，能夠貼合狹小而復雜的創面。在大鼠的關節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，其軟骨下骨和關節軟骨都有著良好的修復效果。相較于對照組而言，注射了該雙層支架的缺損部位，其骨小梁數量和厚度都有著良好的提升，關節軟骨的形態更接近于正常的透明軟骨形態，且其新生組織與原有組織之間的結合緊密，組織學打分明顯優于其他組。該研究證明了該雙層可注射的生物活性支架，在結構和功能上成功的模擬了關節軟骨以及軟骨下骨，并且有著良好的應用前景，為臨床關節軟骨以及軟骨下骨缺損的修復提供了一套潛在的方案。

  上海交通大學生物醫學工程學院的碩士研究生朱彥倫和上海交通大學附屬第六人民醫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研發計劃（2016YFC1100201） 國家自然科學基金（31470918, 31771024, 81572106）以及上海交通大學晨星計劃的支持

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