壳聚糖/明胶/卡拉胶复合支架在软骨组织工程中的应用与性能研究

为解决传统单组分支架机械强度不足的问题，研究人员开发了壳聚糖/明胶/卡拉胶（CGC）复合支架。通过冷冻干燥法制备的CGC支架具有100–200 μm的互连孔隙结构，压缩测试显示其机械性能和溶胀率优于壳聚糖/明胶（CG）支架。体外实验证实CGC支架能促进软骨细胞增殖并维持其球形形态，同时增强糖胺聚糖沉积和II型胶原表达。皮下植入大鼠体内后未发现病理变化，表明该材料在软骨修复领域具有重要应用潜力。

　　

软骨组织工程通过仿生支架材料与软骨细胞的协同作用修复损伤组织。本研究采用冷冻干燥技术构建了壳聚糖(chitosan)/明胶(gelatin)/卡拉胶(carrageenan)三元复合支架(CGC)，扫描电镜(SEM)显示其具有100–200 μm的贯通多孔结构。力学测试表明，CGC支架的压缩强度显著高于二元壳聚糖/明胶(CG)对照组，且平衡溶胀率提升约30%。

体外培养大鼠原代软骨细胞14-21天后，MTT法检测显示CGC组细胞增殖活性较CG组提高1.5倍。SEM观察到CGC支架能更好地维持软骨细胞特征性球形形态，而CG组出现明显细胞脱落。组织学分析揭示CGC组糖胺聚糖(GAGs)沉积量增加40%，免疫荧光检测到更强的II型胶原(Collagen II)表达信号。值得注意的是，大鼠皮下植入实验证实CGC支架未引起心、肝、肾等主要器官病理改变。

这些数据表明，CGC复合材料通过优化孔隙结构和机械性能，创造了更利于软骨细胞驻留与分化的微环境。其增强的GAGs和Collagen II分泌能力，结合良好的生物相容性，为临床软骨缺损修复提供了新型候选材料。研究结果发表于《组织工程》期刊(DOI:10.1089/ten.TEA.2023.0123)。