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为解决半月板损伤修复难题,来自未提及具体地点的研究人员开展了炎症调节型弹性脱细胞细胞外基质(ECM)支架对半月板修复作用的研究。结果显示 dmECM/CS-IBU 支架促软骨细胞增殖、抗炎且促进半月板原位修复,为半月板修复再生提供了可行策略。
半月板是一对新月形的纤维软骨组织楔块,在维持膝关节正常功能中起着关键作用。由于半月板损伤常发生在缺乏血管化的内部区域,其自我修复能力极为有限。部分或全半月板切除术曾被广泛用于治疗半月板损伤,但后来发现这会导致膝关节应力集中受损和负荷传递紊乱,最终引发骨关节炎(OA)。近年来,移植物在半月板修复方面受到越来越多关注,然而半月板移植面临供体缺乏、感染、解剖不匹配和免疫排斥等问题。目前,像胶原半月板植入物(CMI)等半月板植入物虽被广泛应用,但长期功能性半月板组织再生效果不佳,且在长达 20 年的随访中,CMI 未显示出对软骨的保护作用。
细胞外基质(ECM)材料制成的生物支架已被证明能促进组织愈合和修复,脱细胞半月板 ECM(dmECM)支架因其组织特异性生物学信号、仿生结构和生物力学特性,在半月板修复和再生方面备受关注。此前研究发现,有效去除 DNA 有助于减轻 dmECM 支架引发的急性炎症,但将 dmECM 多孔支架皮下植入大鼠时,观察到明显的异物反应(FBR)。植入的异种脱细胞材料引发的早期宿主免疫反应令人担忧,可能阻碍植入成功。宿主对 dmECM 支架的反应涉及先天和获得性免疫系统,巨噬细胞在其中起关键作用,其 M1 和 M2 表型比例异常可能导致脱细胞 ECM 植入失败。
非甾体抗炎药(NSAIDs)如布洛芬(IBU)常用于治疗疼痛和炎症,但 IBU 水溶性差,递送效率低,口服还可能导致胃肠道溃疡、胃出血、穿孔以及心肾损伤等副作用。壳聚糖(CS)是一种天然多糖,具有良好的生物相容性、可降解性和一定的抗炎、抗菌能力,常被用于组织工程支架,且易于化学修饰。
在本研究中,研究人员通过用 CS 和 IBU 对 dmECM 进行功能化设计,制备出一种炎症调节型支架。首先通过循环冻融研磨、DNase 处理和冷冻干燥制备 dmECM 粉末,再经脱氢热处理预交联提高结构稳定性,然后通过碳二亚胺化学法将 CS 和 IBU 接枝到支架上。研究人员全面表征了 dmECM/CS-IBU 支架的物理化学性质,包括形态、组成、机械性能和 IBU 释放情况,并在体外和体内评估了支架的细胞相容性和抗炎能力。最后,将该支架应用于兔半月板白区缺损模型,以确定其在半月板修复和软骨保护方面的生物学性能。