南京第一醫(yī)院與南京醫(yī)科大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種用于軟骨再生的3D打印支架，支架制造材料為PCL（聚-ε-己內(nèi)酯），研究人員通過PDA(聚多巴胺)涂層對3D打印PCL 支架進(jìn)行改性，然后將LiCl （氯化鋰）材料沉積在PDA涂層上，從而制備出PCL-PDA-Li 支架。

研究人員開展了體外實(shí)驗(yàn)，并分析了PCL-PDA-Li支架對促進(jìn)兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（rBMSC）軟骨形成的作用。

更高的兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞活力和軟骨形成

       研究人員研究了LiCl 在制備PCL支架中的作用，并將這些材料進(jìn)一步制備成PCL-PDA-Li支架 。然后對材料的理化性質(zhì)、生物活性、生物相容性進(jìn)行評估。

3D打印支架的形態(tài)和表面微觀結(jié)構(gòu)

      研究團(tuán)隊制造了一系列不同材料3D打印支架，將PCL-PDA-Li支架與PCL支架和PCL-PDA支架進(jìn)行了比較。對比研究發(fā)現(xiàn)，3D打印 PCL支架表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能，PDA涂層和LiCl沉積則在不犧牲機(jī)械強(qiáng)度的前天，改善了3D打印支架的表面親水性， Li +釋放持久且離子濃度未達(dá)到細(xì)胞毒性水平。

在PCL（A）、PCL-PDA（B）和PCL-PDA-Li（C）支架上培養(yǎng)7天的兔骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的SEM顯微照片。

      體外實(shí)驗(yàn)研究表明，與PCL支架相比，PCL-PDA和PCL-PDA-Li支架顯著增加糖胺聚糖（GAG）形成和軟骨形成標(biāo)記的基因表達(dá)，而PCL-PDA-Li支架顯示出更高的rBMSC活力和軟骨形成。研究團(tuán)隊發(fā)表了題為“Lithium Chloride-Releasing 3D Printed Scaffold for Enhanced Cartilage Regeneration” 的論文，論文結(jié)論指出PCL-PDA-Li 3D打印支架能夠在體外促進(jìn)軟骨形成，是一種潛在的軟骨再生技術(shù)。

       在這一研究之前，南京醫(yī)科大學(xué)及南京第一醫(yī)院已開展了多項(xiàng)骨組織再生的研究，例如：探索富集未處理骨髓血的三維PCL-HA仿生復(fù)合支架的生物學(xué)性能及成骨分化潛能；利用3D打印技術(shù)制備含有超順磁性氧化鐵納米顆粒的支架,以期獲得生物相容性更佳的組織工程支架；通過自體骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞外基質(zhì)支架修復(fù)豬膝關(guān)節(jié)軟骨缺損的研究；新型BMSC外基質(zhì)支架的制備及性狀研究；三維仿生自組裝多肽水凝膠支架可用于骨軟骨缺損修復(fù)……

      其中，在骨軟骨缺損修復(fù)的研究中，研究團(tuán)隊利用β折疊自組裝多肽水凝膠（SAPH）對3D打印聚己內(nèi)酯(PCL)支架進(jìn)行表面修飾，設(shè)計了一種具有三維仿生結(jié)構(gòu)的骨軟骨缺損修復(fù)支架。自組裝多肽水凝膠支架是一種理想的組織工程支架材料，能夠?yàn)榧?xì)胞的增殖與分化提供接近于天然細(xì)胞外基質(zhì)的微環(huán)境。但是在骨組織工程的應(yīng)用中，水凝膠體系存在力學(xué)性能不足的問題。研究團(tuán)隊以3D打印PCL作為骨架材料，將自組裝多肽水凝膠涂覆于PCL纖維表面，并填充在PCL支架間隙中，構(gòu)建SAPH-PCL復(fù)合支架，為骨軟骨缺損修復(fù)提供了一種新的治療方法。