半月板损伤是常见的膝关节疾病，它会引起异常应力分布、润滑减少、膝关节不稳及软骨退变，最终导致骨关节炎的发生。由于缺少血供，半月板损伤后如不进行外科干预，很难自行愈合。目前治疗半月板损伤的方式主要有缝合、半月板切除术和同种异体移植。虽然缝合和半月板切除术延缓了关节软骨的退变，但不能预防骨关节炎的发生。作为一种替代治疗方法，异体半月板移植有一定的潜力，然而，其长期效果并不确切。目前应用于临床的半月板移植物存在不能降解以及长期疗效不确切等问题。目前尚没有一种移植物可以完美替换天然半月板组织，有效缓解症状，预防退行性软骨疾病。在复杂的半月板损伤中，手术干预很难恢复半月板的结构、生物力学和功能。组织工程为半月板修复提供了有希望的疗法。有研究使用海藻酸凝胶或丝素蛋白作为半月板组织工程支架，体内外实验显示出良好的生物相容性，有的支架甚至拥有与天然半月板相似的组织结构和生化含量，但其生物力学性能远达不到天然半月板的要求。
近期，来自北京大学的敖英芳教授、陈海峰教授和胡小青教授团队使用丝素蛋白（SF）、聚己内酯（PCL）和滑膜源间充质干细胞（SMSC）特异性亲和肽（LTHPRWP，L7），通过3D打印构建了一个生物力学、结构和功能上定制的组织工程支架。该支架能更好地募集自体间充质干细胞、诱导分化、促进半月板再生和保护软骨。PCL支架由环形纤维束和垂直于环形纤维束的辐射纤维束组成，模拟天然半月板的纤维方向。采用γ辐射和乙醇处理SF与PCL，制备PS支架（图1A,B）。PS支架的降解率介于PCL和SF支架之间（图1C）。SF支架的弹性和表面摩擦力较PCL支架低（图1D）。而且，SF海绵支架在承受约80%的压缩应变后，仍具有恢复原状的能力(图1G)。以上结果提示支架表面的SF海绵可以减少移植物与相应的股骨髁和胫骨平台的界面摩擦，起到关节应力的缓冲作用。此外，PS的压缩模量和拉伸模量也略优于SF和PCL纯支架（图1E-F）。在体外实验中，经过12和24小时的培养，PS支架的细胞流出数高于PS-L7支架，说明L7的偶联增强了支架的SMSC募集能力（图2C）。体内实验也证实了L7的募集能力。MSC高表达CD29和CD90，免疫荧光结果显示PS-L7组CD29+/CD90+细胞明显多于PS组（图2B）。在支架上孵育3天后，用共聚焦显微镜观察细胞存活率和形态，结果显示SMSC在两种支架上都生长良好，没有明显的死亡细胞。AlamarBlue实验也显示在第1、3、5和7天，两种支架都有良好的细胞存活率（图2D）。经纤维软骨诱导培养21天后，测定糖胺聚糖（GAG）、I型胶原（COLI）和II型胶原（COLII）的产量。结果显示在21天时，PS-L7组的GAG、COLI和COLII的含量明显高于PS组（图2E-G）。而且，两组在所有时间点的成纤维基因（COLI）和成软骨基因（COLII、Sox9、Acan）的表达均明显上调（图2H-K）。提示该支架可为SMSC的生长、增殖和ECM分泌提供一个理想的平台。
研究人员对经不同材料修复的半月板进行了组织学分析。空白组没有观察到明显的半月板组织再生。与PS支架相比，PS-L7支架术后12周的再生半月板更完整、更均匀，组织强度更高，与关节的融合更好。组织学染色表明各移植物均未见明显的炎性细胞浸润（图3A）。24周时PS-L7组外区的COLI的天狼猩红（PR）染色程度较PS组明显升高。这些结果与COLI的免疫组化结果一致（图3C）。PS-L7组蛋白多糖的番红-快绿（SO）染色和甲苯胺蓝（TB）染色优于PS组。COLI和COLII半定量分析显示，24周时PS-L7组COLI和COLII的相对密度与天然半月板接近。而且，PS-L7组COLI和COLII表达也高于PS组。这些结果表明支架经L7功能化后半月板再生能力增强，更加接近天然半月板。软骨大体观察表明PS-L7组的软骨退变均少于PS组和空白组（图4A,B），组织学分析也证实了这一点（图5A）。生物力学实验结果显示，在24周时，PS-L7组的压缩和拉伸模量强于PS组，接近天然半月板（图4C,D）。该研究由来自北京大学的敖英芳教授、陈海峰教授和胡小青教授团队合作完成，于年4月发表于Theranostics。
论文信息：ZongLi,NierWu,JinCheng,MuyangSun,PengYang,FengyuanZhao,JiahaoZhang,XiaoningDuan,XinFu,JiyingZhang,XiaoqingHu*,HaifengChen*,YingfangAo*.Biomechanically,structurallyandfunctionallymeticulouslytailoredpolycaprolactone/silkfibroinscaffoldformeniscusregeneration.Theranostics,10(11):-.供稿：魏强审校：韩凤选编辑：韩峰预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇