经过miR-140-5p修饰的间充质干细胞功能化的3D生物打印双层GelMA/HAp水凝胶支架，用于提升骨软骨再生效果

《Journal of Orthopaedic Surgery and Research》：3D bioprinted bilayer GelMA/HAp hydrogel scaffold functionalized with miR-140-5p–modified MSCs for enhanced osteochondral regeneration

　　

摘要

背景

由于关节软骨自身的修复能力有限，且软骨与软骨下骨之间需要复杂的结构整合，骨软骨缺损仍然是临床上的一大难题。组织工程支架为改善修复效果提供了一种有希望的策略。

方法

我们开发了一种三维生物打印的双层GelMA/羟基磷灰石（HAp）水凝胶支架，并在其中加入了经miR-140-5p修饰的间充质干细胞（MSCs）。上层为以软骨为导向的层，含有5%的GelMA60；下层则相对较硬，含有5%的GelMA90和1%的HAp。我们在体外评估了该支架的机械性能、细胞存活率、细胞迁移能力以及分化情况。此外，还在兔股骨髁缺损模型中，通过宏观评分、Micro-CT以及组织学分析进一步评估了其骨软骨修复效果。

结果

这种双层支架具有更高的抗压强度，同时保持了良好的膨胀特性。在两组支架中，MSC的存活率都很高，生物打印后5天的存活率均超过90%。miR-140-5p修饰显著促进了MSC的迁移，并提高了软骨生成相关基因的表达水平。在体内实验中，与对照组相比，这种功能化支架显著提升了软骨表面的完整性、软骨下骨的重建程度以及ICRS评分。

结论

这种三维生物打印的双层GelMA/HAp支架结合经miR-140-5p修饰的MSCs，能够显著提升兔模型中的骨软骨修复效果，有望成为未来应用于临床的优质方案。