生物材料对关节软骨损伤治疗修复的观点

王振勇，周成福*

（佳木斯大学第一附属医院骨一科，黑龙江佳木斯154003）

用于3D打印软骨修复材料的特征

用于治疗软骨损伤技术包括静电纺丝和3D打印等技术，将材料制作成多层具有可降解性的生物补片，植入软骨损伤部位在一定时间内，软骨细胞分泌细胞外基质，材料逐渐降解，支架材料降解的同时细胞外基质逐渐填充，早期材料支架提供力学，在后期材料降解后由细胞分泌的细胞外基质逐渐提供力学。理想的生物材料对软骨缺损的修复较为重要，植入材料必须没有毒性，降解产物可吸收，而且降解时间可控，所用生物材料还需要具有可打印性。生物材料的流变学性质，是至关重要的，在生物材料高粘度情况下，包括打印成形性好，打印纤维力学稳定性能好，强度高，与低粘度性材料相比其可打印成型性通常是较好的，但是细胞活力低。相反，低黏度的生物材料具有类似液体的特性，打印纤维力学性能较差，可导致打印的组织结构的发生崩塌[3]，但细胞存活率高。在生物材料中细胞的增殖和分化活性对组织器官的成熟至关重要，所以在生物打印过程中应对细胞直接相关的细胞微环境以及合适流变学特性给予充分的考虑[4]。

3 D打印修复软骨缺损材料

3D生物打印技术通常采用天然材料或人工合成材料，按照正常组织器官的生理结构进行打印支架结构，使制造组织器官的结构和功能具有仿生性特点。天然的生物材料，包括明胶，胶原和透明质酸，但机械强度的有所限制[5]，如果单独使用，将不能支撑中空管的重量并不可避免地导致结构崩溃，但其可以通过光固化及离子交联等快速凝胶化后形成一定的机械稳定性最终凝胶成型[6]。人工合成材包括聚氨酯、聚乳酸、聚乙醇酸等，人工材料性质及降解时间也不同，材料降解后产生毒性较小，对细胞影响较弱，打印组织结构还能为组织支架提供较好的力学支撑结构，保持一定的形状，形成较高的孔隙率，不易塌陷形成单一结构支架。人工合成材料支架能为细胞提供迁移和增殖的支撑结构，细胞在支架材料表面增殖分化，同时分泌细胞外基质成份，还可以为提供细胞外基质产生和重塑的空间。用于软骨损伤修复材料众多，但这些材料并不能代表复杂的天然细胞外基质成分，因此不能模仿天然微环境，在这些水凝胶中的细胞不能保持和实现在活体组织固有形态和功能。

讨论

对于软骨缺损治疗方法众多，组织工程为软骨损伤提供了新方法，所用材料也是日新月异，但修复效果确不是令人非常满意，究其原因主要为使用生物材料修复软骨缺损所生成软骨不能取代正常软骨功能，与正常软骨相比其力学性能及耐磨损情况较差，所以我们要采用更好材料治疗软骨缺损。