力学刺激提高生物3D打印软骨构建物基质的形成
孙可欣
曾今实
李佳
蒋海越
刘霞
中国医学科学院北京协和医学院整形外科医院研究中心,北京市 100144
摘要：背景:基质分泌不均匀、力学强度不足是影响组织工程构建物在体内形成效果的重要因素,力学刺激是促进细胞外基质分泌的有效手段.目的:探索3D生物打印复合支架在力学加压环境下的生物学表现.方法:采用3D生物打印技术制备软骨细胞-甲基丙烯酰胺基明胶复合支架,活死染色观察细胞存活情况.将复合支架置于力学加压生物反应器中进行加压培养,以6孔板中不加压培养的复合支架为对照,活死染色观察细胞存活情况,组织学染色观察复合支架体外软骨形成情况,qRT-PCR检测成软骨相关基因mRNA的相对表达量.将加压与不加压复合支架分别植入裸鼠皮下,5周后取材,组织学观察软骨形成情况.结果 与结论:①复合支架外观呈现清晰的网格状结构,体外培养1,4,7 d时,支架形态稳定、结构清晰,细胞存活率均在90％以上;②培养2周后,加压组复合支架中的细胞存活率低于不加压组(P<0.05);苏木精-伊红染色显示两组复合支架均有明显的软骨陷窝结构,细胞在材料中分布较均匀,加压组复合支架的材料间空隙内有更多新生软骨组织形成;番红O染色显示两组均可见红色软骨基质形成,加压组细胞周基质染色更深;Ⅰ型胶原免疫组织化学染色显示,加压组着色更为明显;加压组弹性蛋白、Ⅱ型胶原的mRNA表达高于不加压组(P<0.05);③植入裸鼠皮下5周后,苏木精-伊红染色显示加压组软骨组织形成更为均一,软骨细胞大小均匀,陷窝结构明显;④结果表明,虽然体外加压刺激会引发3D生物打印软骨细胞-甲基丙烯酰胺基明胶复合支架中的细胞死亡,但同时会促进存活细胞向支架空隙间长入,提高其软骨基质相关基因的表达,促进成软骨能力.
关键词：3D生物打印力学刺激软骨细胞甲基丙烯酰胺基明胶组织工程软骨复合支架
分类号：R459.9(治疗学)R318(医用一般科学)R68(骨科学（运动系疾病、矫形外科学）)
资助基金：国家自然科学基金(81871575)中国医学科学院医学与健康科技创新工程(2021-I2M-1-052)
论文发表日期：2023-07-21
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 3293-3299 )
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