低温沉积制造技术制备聚己内酯-软骨脱细胞基质复合支架在组织工程软骨中的应用研究

本研究创新性采用低温沉积制造(LDM)技术制备聚己内酯(PCL)与软骨脱细胞基质(ACM)复合支架，通过多尺度孔隙结构设计(宏观孔573.6±92.3μm/微观孔2506.1±811.1nm)实现462±119 kPa的杨氏模量，体外培养2周细胞存活率达92.36%±13.41%，II型胶原表达较纯PCL支架提升1.85倍(p<0.001)，为克服传统合成材料炎症反应和天然材料力学不足提供了新方案。

　　

【Introduction】
软骨移植在鼻重建、鞍鼻矫正等整形外科领域具有重要临床价值，但自体肋软骨移植存在供区并发症等问题。组织工程软骨为解决这一难题提供了新思路，然而单纯合成材料（如PGA/PLA/PCL）易引发无菌性炎症，而纯天然材料又存在力学性能不足的缺陷。研究团队创新性地将聚己内酯(PCL)与软骨脱细胞基质(ACM)结合，利用低温沉积制造(LDM)技术开发新型复合支架，旨在同时解决生物相容性与力学性能的瓶颈问题。

【Methods】
实验采用鼻中隔软骨来源的软骨细胞，通过0.2%II型胶原酶消化获取。ACM制备采用三步法：机械粉碎(<1mm³)、冷冻研磨、酶消化(0.25%胰蛋白酶+核酸酶)，最终DNA含量控制在15.33±4.04 ng/mg。关键创新在于采用LDM系统（成形室-30°C/喷嘴35°C）制备PCL/ACM(1:5)复合支架，通过1,4-二氧六烷溶剂体系实现材料均匀混合，避免传统熔融沉积对ACM生物活性的破坏。

【Results】

1. 支架特性：PCL/ACM支架呈现双尺度孔隙结构，宏观孔585.4±93.0μm与PCL组无差异(p=0.551)，微观孔2456.4±984.9nm保持良好连通性。力学测试显示杨氏模量462±119 kPa，压缩屈服应力592±87 kPa，满足软骨修复需求。
2. 体外实验：2周培养后，PCL/ACM组细胞存活率92.36%±13.41%，II型胶原免疫荧光强度较PCL组显著提升1.85倍(p<0.001)，扫描电镜观察到ACM颗粒均匀附着于支架纤维。
3. 体内实验：裸鼠皮下植入16周后，PCL/ACM组糖胺聚糖(GAG)和II型胶原表达分别达PCL组的1.64倍(p<0.001)和1.45倍(p<0.001)，阿尔新蓝染色显示更丰富的软骨陷窝结构。

【Discussion】
LDM技术成功实现了ACM与PCL的低温复合，既保留了ACM中TGF-β等生物活性因子，又通过PCL提供了结构支撑。值得注意的是，ACM中残留的II型胶原(直径8.75±8.45μm)可能通过"接触引导"效应促进软骨细胞定向排列。研究还发现，500μm左右的孔径最有利于营养扩散和细胞迁移，这与既往文献报道相符。

【Conclusion】
该研究证实LDM制备的PCL/ACM复合支架具有理想的力学性能(杨氏模量>450kPa)和生物活性(II型胶原表达提升近2倍)，其多尺度孔隙结构(宏观孔500-600μm/微观孔2-3μm)为细胞提供了仿生微环境，在鼻再造、耳廓重建等临床应用中展现出重要潜力。未来研究可进一步优化ACM/PCL配比，并开展大动物实验验证长期效果。