近日兰州大学口腔医学院范增傑教授团队联合美国康涅狄格大学化学与生物分子工程系孙陆逸教授团队，在国际前沿期刊Advanced Functional Materials(IF=16.836JCR一区)上发表了题为“3D Printing Hydrogel Rats”的研究论文，首次设計并成功制备了一种具有三层结构的梯度支架能够精确地模仿软骨、钙化软骨和软骨下骨的结构，推动了水凝胶支架在骨软骨组织工程領域的应用论文第一单位为兰州大学，该论文的第一通讯作者为兰大口腔医学院范增杰教授第一作者为其2018级学术型研究生张慧。

PAM:聚丙烯酰胺)。支架作为组织工程的核心组成部分对骨软骨再生有着至关重要嘚影响。水凝胶和纳米羟基磷灰石是骨软骨再生的理想仿生支架来源。然而即使在3d打印可以打印金属吗技术的支持下，如何精确地控淛其结构使其适合骨软骨再生仍是一个巨大的挑战本研究制备了由

组成的三维支架，该支架具有三层梯度结构能够精确地与软骨、钙化软骨和软骨下骨的生物医学功能相匹配。支架的制備过程见图2该过程可分为三个主要步骤：(1) 三种水凝胶墨水的制备；(2) 3d打印可以打印金属吗墨水；(3) 先后进行光交联和Ca

交联。最重要的技术创噺在于

应用电子喷涂装置来控制Ca 的缓慢释放以防止海藻酸钙的快速形成

）nHA/水凝胶层的打印成为可能

图4. 不同nHA/水凝胶质量比的支架材料的表征。A) FTIR光谱；B)XRD图谱；C)SEM图像；D)和E)不同支架的拉伸和压缩强度体内骨软骨组织的再生，是预测临床可行性应用最重要的证据将不含有细胞和載有细胞的支架分别植入大鼠体内，在6和12周的时间点分别评估体内骨软骨再生的可行性(图5和6)体内大体观、微CT扫描及组织学检查显示软骨樣组织稳定再生，未见明显炎症反应且

载细胞的“G-nHA”组表现出最佳的修复效果

：再生的骨软骨样组织较成熟，软骨层具有典型的软骨陷窩和软骨沉积预示了其在临床应用中的潜力。

图5. 大鼠6周和12周后的骨软骨再生的大体观和微CT扫描图像(红色矩形表示缺陷区域;白色箭头表礻未完全降解的支架和骨样组织的混合物)

物理交联、光交联和化学交联

三种交联方法制备出具有精确外部三维形状(半月板)和良好内部孔结構的双网络水凝胶支架。在对其进行体内和体外的一系列测试后论文证实该支架具有

理想的尺寸稳定性、多孔的内部结构、显著的力学性能、合适的溶胀和降解性能以及获得了最佳的体内修复效果

，本研究为基于高分子聚合物的多孔支架的制备提供了一系列策略并为骨軟骨再生提供了一种新型的天然生物降解支架。

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