王振勇，周成福*

（佳木斯大學(xué)第一附屬醫(yī)院骨一科，黑龍江佳木斯154003）

用于3D打印軟骨修復(fù)材料的特征

用于治療軟骨損傷技術(shù)包括靜電紡絲和3D打印等技術(shù)，將材料制作成多層具有可降解性的生物補(bǔ)片，植入軟骨損傷部位在一定時間內(nèi)，軟骨細(xì)胞分泌細(xì)胞外基質(zhì)，材料逐漸降解，支架材料降解的同時細(xì)胞外基質(zhì)逐漸填充，早期材料支架提供力學(xué)，在后期材料降解后由細(xì)胞分泌的細(xì)胞外基質(zhì)逐漸提供力學(xué)。理想的生物材料對軟骨缺損的修復(fù)較為重要，植入材料必須沒有毒性，降解產(chǎn)物可吸收，而且降解時間可控，所用生物材料還需要具有可打印性。生物材料的流變學(xué)性質(zhì)，是至關(guān)重要的，在生物材料高粘度情況下，包括打印成形性好，打印纖維力學(xué)穩(wěn)定性能好，強(qiáng)度高，與低粘度性材料相比其可打印成型性通常是較好的，但是細(xì)胞活力低。相反，低黏度的生物材料具有類似液體的特性，打印纖維力學(xué)性能較差，可導(dǎo)致打印的組織結(jié)構(gòu)的發(fā)生崩塌[3]，但細(xì)胞存活率高。在生物材料中細(xì)胞的增殖和分化活性對組織器官的成熟至關(guān)重要，所以在生物打印過程中應(yīng)對細(xì)胞直接相關(guān)的細(xì)胞微環(huán)境以及合適流變學(xué)特性給予充分的考慮[4]。

3 D打印修復(fù)軟骨缺損材料

3D生物打印技術(shù)通常采用天然材料或人工合成材料，按照正常組織器官的生理結(jié)構(gòu)進(jìn)行打印支架結(jié)構(gòu)，使制造組織器官的結(jié)構(gòu)和功能具有仿生性特點(diǎn)。天然的生物材料，包括明膠，膠原和透明質(zhì)酸，但機(jī)械強(qiáng)度的有所限制[5]，如果單獨(dú)使用，將不能支撐中空管的重量并不可避免地導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩潰，但其可以通過光固化及離子交聯(lián)等快速凝膠化后形成一定的機(jī)械穩(wěn)定性最終凝膠成型[6]。人工合成材包括聚氨酯、聚乳酸、聚乙醇酸等，人工材料性質(zhì)及降解時間也不同，材料降解后產(chǎn)生毒性較小，對細(xì)胞影響較弱，打印組織結(jié)構(gòu)還能為組織支架提供較好的力學(xué)支撐結(jié)構(gòu)，保持一定的形狀，形成較高的孔隙率，不易塌陷形成單一結(jié)構(gòu)支架。人工合成材料支架能為細(xì)胞提供遷移和增殖的支撐結(jié)構(gòu)，細(xì)胞在支架材料表面增殖分化，同時分泌細(xì)胞外基質(zhì)成份，還可以為提供細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生和重塑的空間。用于軟骨損傷修復(fù)材料眾多，但這些材料并不能代表復(fù)雜的天然細(xì)胞外基質(zhì)成分，因此不能模仿天然微環(huán)境，在這些水凝膠中的細(xì)胞不能保持和實(shí)現(xiàn)在活體組織固有形態(tài)和功能。

討論

對于軟骨缺損治療方法眾多，組織工程為軟骨損傷提供了新方法，所用材料也是日新月異，但修復(fù)效果確不是令人非常滿意，究其原因主要為使用生物材料修復(fù)軟骨缺損所生成軟骨不能取代正常軟骨功能，與正常軟骨相比其力學(xué)性能及耐磨損情況較差，所以我們要采用更好材料治療軟骨缺損。