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关节软骨损伤易引发骨关节炎，现有微骨折手术存在缺陷。研究人员开展仿生细胞外基质（ECM）支架联合微骨折手术治疗软骨缺损的研究。结果显示该支架可促进干细胞分化为透明软骨并维持稳态，为软骨修复提供新途径。
在人体的关节中，软骨就像一层 “天然减震垫”，保护着关节，让我们能够自由活动。然而，近年来，关节软骨损伤的发生率却在不断攀升。这不仅会导致关节疼痛，还可能发展为骨关节炎，严重影响人们的生活质量。目前，微骨折手术是治疗关节软骨缺损的常用方法，它能在一定程度上缓解疼痛、改善功能。但该手术过程中形成的血凝块与天然软骨的微环境不同，会阻碍透明软骨的形成，反而促进纤维软骨的产生，这就使得手术的长期效果大打折扣。
为了解决这些问题，山东大学的研究人员开展了一项极具创新性的研究。他们致力于研发一种仿生柔性细胞外基质（ECM）支架，并将其与微骨折手术相结合，探索治疗软骨缺损的新方法。最终研究发现，这种支架的机械强度与透明软骨相当，具有出色的仿生特性和生物相容性。在体内外实验中，该支架成功促进了骨髓间充质干细胞（BMSCs）的增殖、迁移和分化，使其在支架上成功分化为关节透明软骨，而且生成的透明软骨能够长期维持稳态。这一研究成果发表在《Biomaterials Advances》上，为软骨损伤的治疗开辟了新的方向，有望改善众多患者的生活。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过细胞实验，他们对支架进行了多种表征测试，如冷冻扫描电子显微镜（Cryo-SEM）观察、zeta 电位测试、紫外 - 可见吸收光谱测量等，以探究支架的结构和性能。其次，利用动物实验，构建大鼠全层骨软骨缺损模型，对比不同处理组的修复效果，从宏观和组织学等方面进行评估 。
3.1 J/M/T NM 支架内细胞的表征与可视化
研究人员通过 zeta 电位分析发现，matrilin-3 与 TGF-β1 结合后再与 JBNTs 结合，能使构建的支架整体带正电，增强细胞黏附。UV - Vis 吸收光谱测量显示 JBNTs 与蛋白质有效结合。压缩测试和流变学实验表明，1% Agarose + J/M/T NM 在机械性能方面更接近透明软骨。Cryo-SEM 观察到 J/M/T NM 与 rBMSCs 紧密结合，为细胞提供了 3D 环境。共聚焦显微镜观察发现，添加 J/M/T NM 后，BMSCs 迁移距离更远，细胞活力显著提高。
3.2 J/M/T NM 支架对 BMSCs 活性的影响
CCK-8 检测和 Calcein-AM/PI 染色表明 J/M/T NM 无明显细胞毒性，具有良好的生物相容性。划痕愈合实验和 Transwell 实验显示，J/M/T NM 促进细胞迁移的能力显著优于其他组。此外，基因表达分析发现，J/M/T NM 诱导软骨分化的效果与商业软骨分化培养基相近，且能有效抑制细胞肥大。
3.3 J/M/T NM 支架对大鼠模型骨软骨缺损的修复作用
3.3.1 宏观评价
在大鼠实验中，术后 4 周，J/M/T NM 组新组织与周围区域连续性更好，更接近透明软骨，而其他对照组修复效果较差。术后 12 周，J/M/T NM 组软骨修复效果显著优于对照组，其 ICRS 评分接近正常组。这表明 J/M/T NM 能有效促进早期软骨形成，且修复组织稳定性高。
3.3.2 组织学分析
通过 H&E 染色、Masson 染色、SO/FG 染色和免疫组化染色等组织学分析发现，J/M/T NM 组在各时间点均表现出更好的软骨修复效果。该组软骨细胞密度高、排列有序，能有效分泌 II 型胶原和蛋白聚糖，且产生的透明软骨稳定性好，纤维化程度低。
在结论部分，研究人员成功将仿生柔性 ECM 支架 J/M/T NM 与微骨折手术相结合，为软骨缺损的治疗提供了新策略。这种方法能够有效锚定 BMSCs，促进其分化为透明软骨，显著改善了微骨折手术的治疗效果。在讨论部分，研究人员指出该支架的仿生特性和生物相容性对软骨修复起到了关键作用，同时强调了优化微环境对促进干细胞增殖分化的重要性。这一研究成果为软骨损伤和骨关节炎的治疗提供了广阔的应用前景，有望推动再生医学领域的进一步发展。
