骨软骨组织具有复杂的从软骨到软骨下骨的平缓过渡的梯度结构，其中涉及软骨细胞形态和表型变化、细胞外基质成分变化以及胶原蛋白取向变化。由于骨软骨结构复杂且软骨细胞的增殖能力弱，一旦发生损伤，其自我修复能力不足，然而当前的临床策略，如微骨折术、软骨移植，治疗效果不理想。对于骨缺损，组织工程已经取得了优异的骨修复效果。然而对于全层骨软骨缺损，修复组织往往存在骨软骨界面分层、机械性能不足等问题。
若能在组织工程支架中加入模拟骨软骨结构的梯度渐变设计，以上问题或许可以得到很好的解决。如图1所示，具有梯度变化的孔隙、成分和骨软骨生成诱导因子的组织工程支架可以特异性诱导干细胞向骨细胞或软骨细胞分化。与均质支架相比，梯度支架通过改变细胞生长微环境诱导骨软骨形成，促进骨软骨界面形成，从而高效修复骨软骨缺损。孔隙梯度主要影响物质运输和细胞代谢。成分梯度模拟天然骨软骨结构的力学特性，产生更好的应力刺激。骨软骨生成诱导因子产生的信号梯度影响干细胞的分化和细胞表型的维持，在特定位置再生出与自然结构相似的骨软骨组织。因此，梯度支架不仅增加了再生软骨与软骨下骨层之间的界面整合，还促进了再生组织与天然组织的整合。
图1. 具有梯度孔、成分、机械性能和诱导因子的仿生支架促进骨软骨损伤修复
中国科学院长春应用化学研究所丁建勋研究员，吉林大学中日联谊医院骨科左建林教授和张颜博教授课题组对近期应用于骨软骨组织工程中的梯度支架进行了全面的综述，首先介绍了天然骨软骨结构的梯度特性，然后概括了梯度支架中变化的因素对诱导干细胞分化的影响，主要包括组织工程支架孔隙、成分和负载的骨软骨诱导分化因子，最后讨论了当前与骨软骨组织工程相关的关键问题及未来发展方向。
以上文章转载于微信公众号MaterialsViews，如有侵权，请及时联系我们修改或进行删除。
