综述：细胞片机械收获：骨与软骨组织工程的高效方法

这篇综述系统阐述了细胞片工程(CSE)在骨与软骨再生中的应用，重点介绍了机械收获法这一简便、经济且高效的技术。文章详细比较了温度响应系统(PIPAAm)、酶处理等不同收获策略的优劣，强调机械剥离法在保留细胞外基质(ECM)和细胞间连接方面的优势，同时探讨了间充质干细胞(MSCs)、软骨细胞等细胞来源的潜力，为无支架组织工程提供了重要参考。

　　

引言

细胞片工程(CSE)作为组织工程领域的革命性技术，通过培养单层细胞并完整剥离形成具有天然细胞外基质(ECM)和细胞间连接的活体薄片，为骨与软骨修复提供了新思路。与传统酶消化法不同，机械收获法通过物理剥离实现细胞片完整获取，避免了酶对ECM的破坏，同时无需昂贵的温度响应培养皿(TRCD)，成为实验室和临床转化的优选方案。

细胞来源的多样性

从同源组织提取的体细胞（如软骨细胞、成骨细胞）到多能性干细胞(PSCs)，不同细胞类型在CSE中展现出独特优势。间充质干细胞(MSCs)因其多向分化潜能成为研究热点，骨髓来源MSCs(BM-MSCs)和脂肪来源MSCs(ADSCs)通过分泌旁分泌因子促进组织修复。胚胎干细胞(ESCs)和诱导多能干细胞(iPSCs)虽存在伦理和致瘤性风险，但其无限增殖能力为大规模细胞片生产提供可能。

细胞片制备的艺术

高密度接种（6×10³
-2.2×10⁴
cells/cm²
）结合50μg/mL维生素C补充可加速胶原分泌，缩短培养周期。三维堆叠技术通过多层细胞片组装模拟复杂组织结构，如Thorp团队将14μm单层增厚至25μm双层结构，显著增强软骨特异性ECM沉积。

收获技术的革新对比

机械收获法凭借其操作简便性脱颖而出：

• 优势：无需表面修饰，成本仅为TRCD的1/10，适合MSCs等贴壁性强细胞；
• 挑战：对操作者技术要求高，薄片易撕裂。
  相比之下，温度响应系统虽能温和剥离（32°C触发PIPAAm亲水性转变），但电子束接枝工艺复杂，且低温可能影响细胞代谢。其他如光响应（ZnO/TiO₂
  ）、磁响应（Fe₃
  O₄
  标记）等技术仍处于实验室阶段。

骨与软骨再生的突破性应用

在骨修复中，Guo等发现含明胶的成骨培养基使细胞片钙沉积增加3倍。 Nakamura团队将大鼠BM-MSCs片移植至骨折部位，8周后实现骨痂完全桥接。软骨领域则通过动态培养实现突破：Tani等将兔耳软骨细胞片包裹硅胶管，6周后获得含糖胺聚糖(GAGs)达原生软骨80%的工程化气管。

临床转化现状

日本引领CSE商业化，CellSeed公司的UpCell培养皿已用于4项软骨临床试验。中国团队开展的CS-ACI试验（NCT01694823）显示，自体软骨细胞片移植后患者Lysholm评分提升40%。但规模化生产仍面临挑战——手工操作占90%，且FBS批次差异影响ECM稳定性。

未来展望

自动化收获设备和智能材料（如ROS响应薄膜）将推动CSE标准化。Chen等提出的"机械-温度协同剥离"概念可能成为平衡效率与细胞活性的新方向。随着3D生物打印技术与细胞片整合，构建具有血管网络的仿生骨软骨界面将成为可能。