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  組織工程支架材料在骨組織再生修復中應用前景廣闊，但由于前期血管化不足以及成骨誘導活性較弱的問題使其臨床應用受限。相對于傳統的3D打印技術，3D生物打印技術能精準控制生物材料、種子細胞和生長因子在特定空間的裝配，制造出仿生天然組織宏、微觀結構以及再生微環境的生物修復體，是實現骨組織工程化構建的理想途徑。但是，如何開發滿足骨再生需求的適配性生物墨水以及構建偶聯血管化和骨再生作用的生物支架仍然需要深入研究。

  近期，東華大學何創龍教授團隊根據細胞外基質的結構特點和快速血管化的骨修復需求，利用3D生物打印技術構建了一種促成骨、成血管和力學增強型的生物活性支架（圖1）。采用甲基丙烯酰化明膠（GelMA）和甲基丙烯酰化吉蘭糖膠（GGMA）作為生物墨水基質材料，能夠負載人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）或骨髓間充質干細胞（BMSCs），進而通過光交聯和離子交聯的雙重交聯作用可制備出力學增強型的GelMA/GGMA支架。GelMA/GGMA復合墨水具有良好的可打印性，而具有雙網絡交聯結構的GelMA/GGMA支架表現出增強的力學性能。為了賦予支架成骨和成血管活性，利用醇質體（Eth）裝載小分子藥物去鐵胺（DFO），從而3D打印構建的生物活性支架（Eth-DFO@GelMA/GGMA）具有較好的藥物持續釋放效果（圖2）。體外細胞實驗表明，Eth-DFO@GelMA/GGMA支架可以通過刺激人臍靜脈內皮細胞（HUVECs）的遷移、管狀結構的形成和血管生成相關基因的表達（eNOS、HIF-1α和SDF1-α）來促進血管的生成，并通過上調骨髓間充質干細胞（BMSCs）相關成骨基因的表達（Runx2、OCN、OPN和COL-1）和促進礦物基質形成來增強骨的生成（圖3）。皮下埋植模型結果顯示，Eth-DFO@GelMA/GGMA支架顯著增強血管網絡的形成。此外，大鼠顱骨缺損模型的體內實驗表明，復合支架可以通過激活缺氧誘導因子1-α（HIF1-α）信號通路促進血管生成和骨再生。因而，3D生物打印構建的Eth-DFO@GelMA/GGMA支架可以同時兼顧血管與骨的生成，有望成為治療骨缺損的潛在材料。

圖4 體內骨再生性能評價