3D 打印羧甲基壳聚糖 / 氧化黄原胶 - 双相磷酸钙双层支架：开启骨软骨再生新征程

为解决软骨组织再生难题，研究人员开展了 3D 打印双层支架用于骨软骨再生的研究。以 N，O - 羧甲基壳聚糖（NOCC）和氧化黄原胶（OXG）构建软骨层，双相磷酸钙（BCP）增强骨传导性。结果显示 NO2B6 样本效果最佳，该研究为骨软骨再生提供了新策略。

　　在人体的关节中，软骨就像一层 “减震垫”，保护着骨头，让我们的关节活动自如。然而，由于软骨细胞少、血管缺乏，它的自我修复能力很差，一旦受损，往往难以完全恢复。传统的治疗方法，如利用软骨下组织层改善营养交换，或者采用注射水凝胶等手段，都存在诸多局限，比如形成纤维软骨、供体组织有限、机械强度不足，以及水凝胶存在机械强度低、营养交换差、体内稳定性欠佳等问题。因此，寻找更有效的软骨组织再生疗法迫在眉睫。

为了解决这些难题，研究人员开展了一项极具意义的研究，其成果发表在《BIOMATERIALS RESEARCH》上。研究人员旨在制造一种 3D 双层支架，模拟软骨 - 骨组织结构，利用其骨传导特性促进骨再生。

在研究过程中，研究人员采用了多种关键技术方法。首先是材料合成技术，通过特定的反应步骤分别合成了 NOCC、OXG 和 BCP。接着，利用 3D 打印技术，精心设计并制造出双层支架。在表征分析方面，运用扫描电子显微镜（SEM）、能量色散 X 射线光谱（EDS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）等多种技术，对支架的结构、成分、性能等进行全面评估。同时，通过细胞实验和动物实验，探究支架的生物相容性和再生能力。

研究结果如下：

1. 支架优化：通过实验优化了 NOCC 和 OXG 的比例以及 OXG 的氧化水平，确定 NO2（NOCC 与 OXG₂体积比 1:2）为软骨层的合适材料。在此基础上，研究不同 BCP 含量对支架性能的影响，发现 NO2B6（BCP 含量 60%）在机械性能、孔隙率、肿胀率和生物降解性等方面表现出色，适宜作为骨再生层材料。
2. 支架特性：3D 打印的支架具有合适的宏观和微观孔隙结构。宏观孔隙利于血管化，微观孔隙适合细胞附着、迁移和增殖。FTIR 和 XRD 分析证实了材料的成功合成与 BCP 的有效掺入。凝胶时间、压缩强度、孔隙率、肿胀率和降解率等测试表明，支架性能符合骨 - 软骨再生要求。
3. 体外实验：体外实验显示，支架生物相容性良好，无细胞毒性。Live/dead 检测表明细胞在支架上存活率高，细胞增殖实验发现 BCP 的加入促进了细胞增殖。R-BM 细胞在支架上能向成骨和软骨方向分化，证明支架可有效诱导细胞分化。
4. 体内实验：在兔骨软骨缺损模型中，双层支架（BHG）与自体骨软骨移植（OAT）相比，在促进骨 - 软骨再生方面表现更优。术后 4 周和 8 周的观察、X 射线成像和组织学分析显示，BHG 组的软骨和软骨下骨再生效果更好，更接近正常组织。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功制造了用于骨 - 软骨组织再生的双层水凝胶支架。通过优化材料和打印参数，该支架在体内兔伤口缺损模型中展现出良好的再生效果。NO2B6 样本对细胞 - 生物材料相互作用有出色的支持作用，能促进细胞增殖、附着和扩散。然而，研究也存在一定局限性，如对双层支架的移植效果还需进一步深入研究，体内降解研究有待加强，且需要更大样本量的长期体内研究来评估支架的长期有效性。尽管如此，该研究为骨软骨再生提供了新的技术和材料选择，具有重要的意义，为未来相关领域的研究和临床应用奠定了坚实基础。