近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫藥所人體組織與器官退行性研究中心阮長(cháng)順副研究員課題組與天津大學(xué)材料學(xué)院劉文廣教授團隊合作在三維打印構建骨/軟骨一體化修復支架領(lǐng)域獲得新進(jìn)展。該團隊首次運用直接一步法3D打印技術(shù)構建生物活性梯度的高強度水凝膠，實(shí)現一體化仿生骨-軟骨雙相結構，并證實(shí)其體內外具有同時(shí)促進(jìn)骨-軟骨修復能力。此項研究成果以題為Direct 3D Printing of High Strength Biohybrid Gradient Hydrogel Scaffolds for Efficient Repair of Osteochondral Defect（直接3D打印高強度雜化梯度水凝膠支架用于骨軟骨修復）發(fā)表在權威刊物Advanced Functional Materials上。
關(guān)節軟骨本身沒(méi)有神經(jīng)及血管支配、且所含細胞量極少，損傷后很難實(shí)現自身修復。而且一旦軟骨受到損傷，會(huì )累及軟骨下骨，進(jìn)而導致骨-軟骨缺損。由于軟骨和軟骨下骨的生物學(xué)特性不同，導致骨-軟骨一體化修復極具挑戰。通常先分別制作骨和軟骨組織仿生支架，再組裝成骨-軟骨一體化再生支架，往往在實(shí)際中骨與軟骨之間的界面結合力比較弱，難以滿(mǎn)足應用需求。因此，如何快速構建仿生骨-軟骨再生修復的一體化再生支架具有較大挑戰。
本研究中，該團隊發(fā)明了一種可直接3D打印的氫鍵增強的高強度水凝膠墨水。該墨水是一種基于丙烯?；拾滨０罚≒NAGA）共聚物超分子聚合物水凝膠，PNAGA共聚物水凝膠具有比其均聚物水凝膠更低的熔融溫度和更好的流動(dòng)性，可直接3D打印，無(wú)需光交聯(lián)，打印后可快速固化成型并保持完好的宏觀(guān)和微觀(guān)結構。同時(shí)，團隊模擬軟骨-骨一體化結構，利用多噴頭交替打印制備成底層含有β-TCP，頂部含有若干層負載生長(cháng)因子TGF-β1的梯度支架。該生物雜化梯度水凝膠支架長(cháng)期浸泡PBS后，仍保持穩定的孔隙結構和良好的機械強度，在高孔隙率下，壓縮強度仍然超過(guò)1 MPa，循環(huán)壓縮100次后，未發(fā)現強度下降和剝離。體內實(shí)驗表明該雜化梯度水凝膠支架可以同時(shí)促進(jìn)軟骨和軟骨下骨再生。
研究工作得到了國家自然基金、深圳市孔雀團隊、廣東省青年拔尖人才及深圳市科創(chuàng )委等項目的資助。
來(lái)源： Medsci
