半月板是位于股骨和胫骨之间的半月形和楔形纤维软骨。半月板的外围主要呈现纤维状,含有大量的I型胶原蛋白(COL1)(占胶原蛋白总量的70–80%),而内部区域则为软骨状,含有大量II型胶原蛋白(COL2)(胶原蛋白的50-60%)。这些胶原纤维主要沿圆周方向,有助于组织的拉伸性能。蛋白聚糖(AGG)在半月板的内侧区域含量更高,有助于组织的压缩特性。由于其复杂、特异性的结构,设计制造人工半月板是一项巨大的挑战。 现有的工程化制造半月板的尝试包括冻干泡沫、电纺垫,但是由于其较低机械性能并且可能导致透明软骨变性而无法真正投入临床应用。与此同时,随着生物3D打印概念的提出,越来越多的研究员开始使用聚己内酯(PCL)或海藻酸盐、胶原蛋白等水凝胶作为打印材料模拟天然结构打印半月板。为了模拟半月板的结构成分,Lee研究员团队在3D打印的PCL的内部和外部区域拴有转化生长因子和结缔组织生长因子的束缚微球。他们成功地设计了具有内部软骨和外层纤维的结构。然而,这种结构由于坚硬的PCL纤维易与较软的自然组织之间产生摩擦,从而使关节软骨退化。 为了解决当前无法准确制造人工半月板组织的问题,土耳其中东技术大学V.Hasirci教授团队开发改进了一种新型的半月板PCL支架(图1B)。该支架有以下特点:1)带有移位的纤维以降低结构的压缩模量,从而降低可能植入后软骨退化的风险。2)带有与天然半月板相似的周向环绕纤维,以增加拉伸性能。3)外部区域浸渍用细胞负载的甲基丙烯酸化明胶(GelMA),内部区域浸渍细胞负载的甲基丙烯酸化明胶(GelMA)-琼脂糖(Ag)来增强内外部的完整性和胶原的生成。根据实验的结果,该支架在结构和生化成分方面最接近于天然半月板,有望成为全半月板置换手术的替代物。相关论文“Anatomicalmeniscusconstructwithzonespecificbiochemical
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