创新点：北京大学第三医院胡晓青/敖英芳团队利用软骨和骨脱细胞基质结合明胶、透明质酸衍生物，开发微环境特异性仿生生物墨水，借助3D打印技术构建双网络水凝胶支架体系，通过间充质干细胞外泌体长期递送，实现软骨及软骨下骨原位高效同步再生。
关键词：软骨和骨再生，脱细胞基质，外泌体，3D生物打印
关节软骨将关节表面与软骨下骨连接起来，临床中严重软骨损伤常深入到软骨下骨，导致骨软骨缺损，引发剧烈疼痛、运动障碍和关节退行性疾病。临床常用的微骨折术、软骨移植及自体软骨细胞移植等，主要适用于关节表面软骨修复，并不利于伴有软骨下骨损伤的治疗。骨软骨移植及髂骨移植对较大缺损修复效果有限。软骨和软骨下骨具有不同的生物谱系和生理学特性，有效修复软骨-软骨下骨缺损仍面临巨大挑战。近期利用生物陶瓷、金属和聚合物等生物材料修复骨软骨缺损的组织工程技术取得了一定进展，但均质支架对骨软骨结构仿生模拟有限，常不能满足生理学再生。
为解决以上临床难题，北京大学第三医院运动医学科胡晓青/敖英芳研究团队受软骨和骨天然结构启发，提出并设计了基于谱系特异性脱细胞基质分别模拟软骨、软骨下骨微环境的新型仿生生物墨水策略。该生物墨水通过引入明胶和透明质酸衍生物，甲基丙烯酸酯明胶紫外交联形成刚性和脆性的第一重网络，希夫碱键维持柔软且具有动态延展性的第二重网络，实现“刚柔共济“双网络水凝胶体系。该生物墨水体系表现出优异的3D生物打印性能，成功实现间充质干细胞外泌体长期活性缓释。3D打印活性外泌体赋能的软骨和骨微环境特异仿生支架在体外展现出良好的促进骨髓间充质干细胞粘附、延展、增殖、迁移和定向分化性能。在大鼠软骨-软骨下骨缺损临床前动物模型中，该微环境特异性仿生双相支架在损伤原位释放间充质干细胞外泌体，展现出早期降低局部炎症因子和长期促进天然关节透明软骨和软骨下骨高效同步再生的功能。
综上，该研究创新性研发了基于谱系来源脱细胞基质的组织微环境特异性仿生、活性外泌体赋能的生物墨水，“刚柔共济“双网络特性实现间充质干细胞外泌体长期缓释，为3D生物打印和外泌体无细胞疗法用于空间复杂组织再生提供了临床转换愿景。
北京大学第三医院李琪博士（现工作于首都医科大学附属北京同仁医院足踝外科中心）为第一作者，胡晓青研究员、敖英芳教授为共同通讯作者。该研究成果得到国家自然科学基金、首都卫生发展科研专项青年优才基金、北京同仁医院青年拔尖人才基金等项目资助。
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