近年来，各种新兴生物材料的开发为治疗软骨缺损提供了新的思路，随着生物3D打印、微凝胶自组装等新技术的发展，也为骨软骨损伤修复带来了新的希望。而相关研究进展主要集中在医工交叉领域，为方便大家学习，国际医疗器械展览会Medtec China在本文中特意整理了3篇代表性综述和7篇2022年新发表的学术论文供大家参考。

关节软骨是覆盖在关节骨骺表面的结缔组织，组织中含有大量的水分 ( 占关节软骨总量 65%-80%)，起到润滑关节及减少关节腔损伤的作用。软骨组织中不含血管、淋巴管等结构，基质中的细胞需要通过渗透作用摄取所需的营养物质、排出代谢物，其代谢活性较低，因此损伤后的软骨组织的自我修复能力较差。软骨损伤可发生在不同的年龄段，会严重影响患者的生活质量，其中创伤、疾病以及年龄等都可造成关节软骨病变。当前软骨损伤大多采用保守或手术治疗，但并不能取得很好疗效。而其修复技术如骨髓刺激和同种异体 / 自体移植都具有一定的局限性，如增加有关疾病传播的风险、造成继发性创伤等问题。

一、代表性综述回顾
1. Advanced Science (IF 16.806)：骨软骨缺损修复的材料辅助策略；2022.03.24

简介：在过去的二十年里，针对骨软骨缺损（OC）再生，结合细胞、生物分子及生物材料的各种组织工程研究层出不穷。该综述深入回顾了2015 至 2021年OC 再生领域的各种材料辅助策略，对当前涉及的常见技术领域进行了细致分析，对可注射的多层材料和3D（生物）打印的仿生植入物等方向在OC 再生进行了展望。 

2. Bioactive Materials (IF 14.593): 用于软骨缺损修复和再生的先进水凝胶；2021.04.01

简介：水凝胶是一类富有弹性，表面光滑，含水量高的生物材料，在软骨再生中极具潜力。近年来，各种水凝胶已被开发并应用于体外或体内软骨缺损的修复，其中一些有望进入临床试验。该文系统回顾了用于软骨缺损修复的各种水凝胶最新研究成果，对用于软骨修复研究中不同水凝胶的特性进行了分析和总结，讨论了水凝胶材料在软骨修复中的优势。

3. Polymer Reviews (IF 13.282)：可注射水凝胶在关节软骨原位再生中的应用；2019.10.28

简介：关节的软骨组织是一种复杂的水凝胶，含有 80% 的水并具有很强的机械性能。在过去的十年里，已有近 2000 多篇关于“水凝胶和软骨”的研究论文。在微创手术领域，智能注射水凝胶近年来逐渐成为软骨研究的焦点。在这篇综述中，作者系统地总结了当前“最前沿”的包括离子诱导、热诱导、非诱导化学和光诱导交联等可注射水凝胶制造技术。此外，还回顾了当前设计智能可注射水凝胶的策略，对它们未来的临床转化提出了展望。

二、最新研究进展
4. Advanced Functional Materials (IF 18.808)：生物3D打印动态水凝胶用于骨软骨再生；2022.03.15

简介：生物3D打印可以开发模拟骨软骨组织的异质结构，然而传统的生物打印水凝胶具有固有的机械强度弱、细胞适应性有限、生化药物无法持续释放等问题，限制了它们作为生物墨水模拟天然骨软骨细胞外基质的用途。本文研究者开发了一种新型的主客体调制动态水凝胶，用于生物3D打印异质细胞负载结构，用于骨软骨再生。该生物墨水由明胶甲基丙烯酰 (GelMA)、多巴胺功能化GelMA和丙烯酸酯β-环糊精组成，通过主客体相互作用交联，形成动态网络，以获得促进的细胞适应性、增强的细胞粘附、增强的机械强度和可调节性模量。此外，基于β-环糊精空腔提供的持续药物释放，通过在杨氏模量较低的上部区域使用kartogenin（一种软骨形成因子）和在底部区域使用褪黑激素（一种成骨因子）来构建异质结构，在体外和体内展现良好的再生结果，有望在组织工程的生物3D打印中得到广泛应用。

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5. Advanced Science (IF 16.806)：抗氧化生物陶瓷支架用于ROS清除和骨软骨再生；2022.02.19

简介：如何平衡骨关节炎 （OA） 中的生化和物理微环境是一个巨大挑战。在这项研究中，研究者开发了一种由3D打印的镁黄长石（AKT）与头发衍生的抗氧化纳米粒子（HNPs）相结合的生物陶瓷支架用于ROS清除和骨软骨再生。由于通过HNPs刺激葡萄糖转运通路（GLUT），生物支架可以明显刺激软骨细胞的增殖和成熟。此外，该材料还可以显著加速骨髓间充质干细胞（BMSCs）的成骨分化。该工作表明，通过生物支架整合抗氧化性能是 OA 治疗中骨软骨再生的一种有前景的策略。

6. Biomaterials (IF 12.479)：具有带状微结构支架用于骨软骨缺损修复；2022.05.02

简介：在这项研究中，研究者开发了一种用于骨软骨缺损修复的带状微结构支架。该设计受到生物启发，以模仿关节软骨的多区域微观结构。该支架由电纺纤维排列的表层区、致孔剂浸出中间区、定向冷冻深层区和纤维骨软骨界面组成，在体外模型中表现出机械各向异性并支持软骨细胞和基质沉积。在植入体内6个月后，微结构支架在视觉上保持完整，并表现出基质沉积、与软骨下骨的整合以及齐平的关节表面。

7. Biofabrication (IF 9.954)：通过水凝胶微球3D组装用于骨软骨混合制造；2022.04.12

简介：模块化生物组装技术能够重建天然组织的复杂微结构，在组织工程和再生医学中具有巨大的潜力。本文研究者利用液滴微流控高通量开发细胞指导性软骨和成骨形成生物墨水微球模块，通过3D生物组装过程的精确操作，成功地在体外制造了具有整合但不同的软骨和骨层的混合工程骨软骨组织。这种3D生物组装模型在骨软骨组织修复的现成、单次手术策略中具有潜力。

8. Biofabrication (IF 9.954)：多功能颗粒生物墨水进行软骨样构建；2022.04.13

简介：干细胞球体是生产软骨细胞的高级构建块。然而，包括球体制备、收集和转移在内的多步骤操作，以及随后的打印和整形限制了它们在3D打印中的应用。本研究制造了一种基于颗粒水凝胶的“ALL-IN-ONE”生物墨水，不仅可以生产脂肪干细胞（ASC）球体，还可以实现软骨细胞的进一步组合和随后的3D打印。载有ASC球体和软骨细胞的颗粒状水凝胶在室温下通过3D打印机挤出形成管，在体外共培养21 d形成软骨样组织，在体内皮下进一步成熟，在类器官培养中极具应用潜力。

9. ACS Applied Materials & Interfaces (IF 9.229)：微凝胶组装制备软骨和软骨下骨微组织；2022.03.04

简介：微组织在以最小的侵入性注射、模仿天然组织和促进组织再生方面表现出巨大的优势。很少有研究关注能够同时支持透明样软骨和骨组织再生的骨软骨微组织的构建。在这项研究中，研究者基于乳液法和冷冻干燥法获得具有高孔隙率和亲水性的微凝胶，开发出具有组装能力的软骨和软骨下骨微组织。可注射的软骨下和软骨下骨微组织可以通过微组织的氢基和亲水大分子交联剂的双键之间的迈克尔加成反应稳定组装。移植后12周，骨软骨微组织可以支持骨软骨样组织的重建。

10. ACS Applied Materials & Interfaces (IF 9.229)：3D打印梯度锰离子功能支架用于骨软骨再生修复；2022.05.11

简介：软骨组织的再生能力低，骨软骨再生在临床情况下很难同时再生骨和软骨。生物材料经常被用来促进组织修复，但它们仍然难以复制天然组织的结构。这项研究开发了一种可用于再生骨骼和软骨的单一生物材料。通过逐渐添加锰来合成缺钙磷灰石（CDA）。在CDA中添加Mn提高了制造支架的抗压强度，同时保持它们的生物相容性。此外，CDA陶瓷中Mn的浓度会影响MSC在制造的支架中的分化行为。通过3D打印可以制造具有不同Mn浓度的多功能单体支架，为在骨软骨缺损处原位生成两种组织提供了一种新的思路。

基于我国人口基数巨大，再加上老龄化加速，骨科医疗器械市场规模从2013-2020年，由117亿元不断攀升至360亿元，年复合增长率在17%左右。国际医疗器械展览会Medtec China观察到骨科医疗器械是医疗器械行业中最大的子行业之一，作为高值医用耗材，市场规模仍然不容小觑。因此各位医械制造者应该不断地革新骨科相关耗材以及技术。

来源：EngineeringForLife