3D生物打印负载转化生长因子β3的软骨复合支架

背景:通过募集内源性干细胞原位再生软骨损伤的治疗策略,是未来软骨组织工程研究的新方向.目的:构建既能募集干细胞又能促进其黏附和增殖,且有利于新生组织成熟的组织工程软骨复合支架.方法:将脱细胞软骨细胞外基质(extracellular matrix,ECM)与甲基丙烯酸酯化明胶(methacrylated gelatin,GelMA)混合配制光敏性生物墨水,利用3D生物打印技术分别制备单纯聚己内酯[poly(?-caprolactone),PCL]支架、PCL/GelMA/ECM支架.将转化生长因子β3(transforming growth factorβ3,TGF-β3)负载于生物墨水中制备PCL/GelMA/ECM/TGF-β3支架,检测其缓释性能.从形态学、组织学、生物化学、生物力学等角度评价PCL/GelMA/ECM支架的物理化学性质.利用CCK-8法检测PCL/GelMA/ECM支架的细胞毒性.将脂肪间充质干细胞接种于PCL/GelMA/ECM支架上,1,4,7 d后,共聚焦显微镜下观察细胞活性,扫描电镜观察细胞黏附.将PCL/GelMA/ECM支架植入SD大鼠皮下,组织学观察炎性细胞浸润与支架降解.利用Transwell小室实验检测PCL/GelMA/ECM支架、PCL/GelMA/ECM/TGF-β3支架对脂肪间充质干细胞迁移的影响,以单独培养的细胞为阴性对照.结果 与结论:①PCL/GelMA/ECM支架呈现三维立体多孔网状结构,无细胞成分,含有Ⅱ型胶原和糖胺聚糖等软骨特异性成分,支架弹性模量为(14.24±2.44)MPa;②PCL/GelMA/ECM支架无明显的细胞毒性;③脂肪间充质干细胞紧密贴附于PCL/GelMA/ECM支架上,细胞活性良好,可分泌细胞外基质;④PCL/GelMA/ECM支架植入大鼠皮下1周后有轻度急性炎症反应,3周后炎性反应减轻,并可见逐步支架降解;⑤PCL/GelMA/ECM/TGF-β3支架具有良好的缓释性能,可持续释放TGF-β3达60 d;⑥相对于阴性对照组,PCL/GelMA/ECM支架、PCL/GelMA/ECM/TGF-β3支架均可促进脂肪间充质干细胞的迁移,其中以PCL/GelMA/ECM/TGF-β3支架促迁移作用更显著;⑦结果表明,3D打印PCL/GelMA/ECM/TGF-β3支架可促进脂肪间充质干细胞的增殖、黏附与迁移.