综述：3D生物打印患者特异性移植物用于运动状态下的肌腱/韧带修复：新兴趋势与挑战

这篇综述系统探讨了3D生物打印技术在肌腱/韧带（T/L）修复中的突破性应用，聚焦于运动状态（in motion）下的功能需求。文章详述了生物墨水（bioink）开发、细胞优化、仿生结构设计及打印后成熟培养等关键进展，同时指出机械性能匹配、血管神经化等挑战，并展望了智能材料、4D打印等未来方向。

　　

关键元素与新兴趋势

生物墨水与细胞来源的创新

生物墨水作为3D生物打印的核心，其性能直接影响打印效果。天然聚合物（如胶原、脱细胞基质dECM）虽具优异生物相容性，但存在批次差异大、机械强度不足等问题；合成聚合物（如PCL、PLGA）可调控力学性能却缺乏生物活性。最新研究通过复合策略（如天然-合成材料结合）或纳米增强（如纳米羟基磷灰石）实现性能平衡。细胞来源方面，肌腱祖细胞（TSPCs）、间充质干细胞（MSCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）各具优势，而基因编辑（如CRISPR/Cas9）和力学预刺激可优化其成腱分化能力。

结构仿生设计与打印后成熟

天然T/L组织的多尺度分级结构（如胶原纤维的平行排列、肌腱-骨界面的刚度梯度）是功能实现的基础。多材料分层打印、微流控辅助技术等可复现这种复杂性，但精确控制细胞外基质自组装仍是难点。打印后成熟阶段，生物反应器通过多模态力学刺激（拉伸、扭转）促进胶原沉积，而生长因子（如TGF-β、GDF-5）的时序递送进一步加速功能化。争议在于体外成熟度：过度成熟可能限制体内适应性，而不足则无法承受早期负荷。

讨论与挑战

核心争议

“结构优先”与“细胞优先”学派各执一词：前者强调精准复现解剖结构，后者主张依赖细胞自主重塑。另一焦点是体外成熟与体内重塑的平衡——需在培养成本与功能适应性间找到最优解。

技术瓶颈

机械性能的动态匹配（如抗疲劳性、应力松弛）、血管/神经网络的构建，以及肌腱-骨界面（enthesis）的梯度再生是三大难题。此外，规模化生产的标准化（如GMP合规性）和监管路径（ATMPs/TEMPs分类）尚待明确。

未来方向

智能生物墨水（响应pH/力学信号）、4D打印（时间依赖性形变）和原位打印（术中直接成型）将推动动态修复。AI可优化从材料配比到康复方案的全流程，而多组织集成打印有望实现复杂界面的一体化再生。

伦理与转化

细胞来源伦理（如iPSCs衍生）、数据隐私（医学影像个性化设计）及医疗公平性（技术可及性）需同步考量。基因编辑细胞（如CRISPR修饰）的脱靶风险更要求严格的监管框架。

结论

3D生物打印正推动T/L修复从静态替代迈向动态功能再生。尽管挑战重重，融合智能材料、生物力学与个性化医疗的创新策略，终将实现患者“运动如常”的终极目标。