基于脱细胞大网膜的复合支架联合MSCs与PRP在大鼠膝关节软骨缺损修复中的有限疗效评估

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：Evaluation of cartilage regeneration using a hybrid bilayer scaffold based on omentum: evidence of limited efficacy

本研究针对骨软骨缺损修复难题，开发了基于脱细胞人源大网膜的复合双层支架（O-HA-G），并结合间充质干细胞（MSCs）与富血小板血浆（PRP）进行联合治疗。通过大鼠膝关节骨软骨缺损模型评估发现，虽然OMP组（支架+MSCs+PRP）在宏观评分和部分组织学参数（如表面连续性、钙化软骨形成）显示出改善，但总体修复效果有限。该研究首次探讨了人源脱细胞大网膜复合支架与MSCs、PRP联合应用的修复潜力，为骨软骨组织工程提供了新的材料探索方向。

　　

关节软骨损伤是骨科临床面临的重大挑战之一。由于软骨组织缺乏血管、神经和淋巴供应，自我修复能力极为有限。当前临床常用的微骨折术、软骨细胞移植和骨软骨移植等方法均存在再生组织力学性能不足、整合不良等问题。组织工程领域将目光投向具有生物活性的支架材料、干细胞和生长因子的组合策略，试图模拟天然软骨的多层结构，但能够真正实现透明软骨再生的理想方案仍未出现。

在这项发表于《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》的研究中，土耳其研究团队尝试利用脱细胞人源大网膜这一新型生物材料，结合羟基磷灰石（HA）和明胶甲基丙烯酰胺（GelMA）构建双层复合支架，并评估其与间充质干细胞（MSCs）和富血小板血浆（PRP）联合应用对大鼠膝关节骨软骨缺损的修复效果。大网膜因其丰富的细胞外基质（ECM）成分、促血管生成特性和免疫调节能力而被选为支架原料，但将其应用于骨软骨修复尚属首次。

研究团队采用改良的脱细胞方案处理人源大网膜组织，通过冻融循环、乙醇梯度脱水和十二烷基硫酸钠（SDS）处理彻底去除细胞成分，DNA含量检测证实脱细胞效果。将脱细胞大网膜粉末与HA、GelMA预聚体按比例混合，通过紫外光交联形成具有软骨层（大网膜+GelMA）和骨层（HA+GelMA）的双层支架。从大鼠骨髓中分离MSCs，经流式细胞术鉴定其表面标志物（CD29、CD90、CD44阳性率>99%）并验证多向分化能力。通过双次离心法制备同种异体PRP。在大鼠股骨滑车部制造直径2毫米、深3毫米的骨软骨缺损，随机分为五组：空白对照组（C）、单纯支架组（O）、支架+MSCs组（OM）、支架+PRP组（OP）以及支架+MSCs+PRP组（OMP）。术后12周通过宏观评分、组织学染色（苏木精-伊红、萨弗兰O、普鲁士蓝）和ICRS、O'Driscoll评分系统评估修复效果。

宏观评估结果

如图2所示，O组（p=0.022）和OMP组（p=0.001）的宏观评分显著高于对照组。OMP组有两个样本获得满分12分，各组平均分分别为：C组6.36、O组9.03、OM组8.63、OP组8.64、OMP组9.35。根据ICRS宏观分级标准，实验组均达到“接近正常”级别，而对照组仍为“异常”。但组间比较显示，除O组和OMP组外，其余组别与对照组无显著差异。

组织形态学评估

O'Driscoll评分显示，缺损区主要组织为纤维组织至未完全分化的软骨混合结构。萨弗兰O染色显示糖胺聚糖（GAG）含量轻度至中度增加。OMP组在细胞形态（相较于C组p=0.036，O组p=0.032）、表面规则性（相较于C组p=0.0094，O组p=0.0006，OM组p=0.0002）、结构完整性（p=0.0011）及与周边软骨整合（p=0.0333）方面显著优于单纯支架组。尽管OMP组总分显著高于O组（p=0.002）和OM组（p=0.003），但所有实验组与对照组相比均无统计学差异。

ICRS评分进一步表明，OMP组在表面连续性（p=0.0314）、钙化软骨形成（p=0.0327）和细胞活性（p=0.0029）方面显著优于O组。OM组钙化软骨结构也优于O组（p=0.0429）。但各组在软骨细胞分布、软骨组成（透明软骨与纤维软骨混合）及软骨下骨重塑状态方面无显著差异。ICRS与O'Driscoll评分高度相关（R²=0.8099），但宏观评分与组织学结果相关性较弱。

普鲁士蓝染色显示，术后12周缺损区未检测到铁标记的MSCs，仅见蓝色染色的巨噬细胞（图6），提示移植细胞可能未能长期存活或迁移他处。

本研究结论表明，单次应用的脱细胞大网膜复合支架联合MSCs与PRP在12周内对骨软骨缺损的修复效果有限。尽管宏观表现有所改善，但组织学水平未实现透明软骨的实质性再生。双层支架设计（上层大网膜+GelMA模拟软骨层，下层HA+GelMA模拟骨层）虽理论上契合 osteochondral unit（骨软骨单元）结构，但GelMA浓度过高可能导致孔隙率下降，影响细胞迁移与物质交换。MSCs的短期存活问题（12周后未见标记细胞）与PRP生长因子释放动力学不匹配可能是效果受限的关键因素。

该研究的创新点在于首次将人源脱细胞大网膜这一具有丰富ECM和生物活性因子的材料引入骨软骨修复领域，并尝试将其与MSCs、PRP进行多模态联合治疗。尽管再生效果未达预期，但为后续优化提供了重要参考：例如调整脱细胞工艺以更好保留天然ECM的微环境信号、优化GelMA交联度以平衡力学性能与生物相容性、采用时序性生长因子释放策略或多次细胞移植以提高长期疗效。大网膜作为易获取、低免疫原性的生物材料，在结合绿色纳米材料（如植物源性纳米羟基磷灰石）或3D生物打印技术后，仍有望成为骨软骨组织工程的有前景的支架原料。未来需通过多时间点动态观察、力学性能测试及大型动物实验进一步验证其临床转化潜力。