《Biomaterials》：Microenvironment-bionic Scaffold and Multi-Cell Spatial Patterning for Area-specific Meniscus Regeneration
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摘要：受损半月板组织的再生能力有限，因此需要开发先进的组织工程替代方案。然而，传统的均质半月板植入物往往无法再现天然半月板特有的区域结构。本研究提出了一种协同再生策略，通过结合仿生微环境调控与空间有序的多细胞排列，制造出仿生区域化半月板（BAM）。该研究通过将来自半月板的去细胞化
摘要：
受损半月板组织的再生能力有限，因此需要开发先进的组织工程替代方案。然而，传统的均质半月板植入物往往无法再现天然半月板特有的区域结构。本研究提出了一种协同再生策略，通过结合仿生微环境调控与空间有序的多细胞排列，制造出仿生区域化半月板（BAM）。该研究通过将来自半月板的去细胞化细胞外基质（Me-dECM）与3D打印的聚己内酯（PCL）框架相结合，构建出了具有良好生物活性和机械强度的复合支架。借助热敏感型Pluronic F-127水凝胶的占位牺牲策略，本研究实现了纤维软骨细胞和成纤维细胞的精确空间排列，从而形成了具有异质空间结构的连续三部分半月板结构。体外和体内实验表明，这种三部分设计能够有效重现天然半月板的区域异质性，使I型和II型胶原蛋白以及硫酸化糖胺聚糖呈现梯度分布，从而实现结构和功能的仿生效果。总体而言，BAM方法有助于再生具有机械性能且呈梯度异质性的半月板，为功能性半月板重建提供了有前景的途径。
章节节选
引言
半月板损伤是最常见的运动损伤之一[1]、[2]。受伤后其自我修复能力极为有限，这可能导致关节内的应力分布异常、润滑功能下降以及稳定性丧失，进而引发软骨退变和骨关节炎[3]、[4]、[5]。半月板作为膝关节股骨髁与胫骨平台之间的纤维软骨组织，在维持关节的机械稳定性方面起着至关重要的作用。
去细胞化基质（Me-dECM）的设计与制备
为构建具有生物活性的组织特异性基质微环境，本研究对猪半月板组织进行了去细胞化处理（图1B）。具体而言，新鲜的猪半月板组织经过Tris/Triton缓冲液、DNase和胶原酶等多步骤处理，最终得到了可溶性的Me-dECM。随后将该材料冷冻干燥，制成了Me-dECM粉末。
HE染色结果显示，其中存在带有细胞核的正常细胞结构。
结论
本研究提出了一种融合生化微环境与空间结构调控的仿生策略，成功构建出了能够在结构和功能上实现区域特异性再生的组织工程半月板。该研究创建了具有生物活性的微环境，能够引导纤维软骨细胞的方向性分化及基质的沉积，同时制备出了具有生物活性的Me-dECM，并保留了诸如关键信号成分等重要元素。
材料与方法
在本研究中，胰蛋白酶、胶原酶、Triton X-100、甲基丙烯酸酐、氢氧化钠以及苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰磷酸锂（LAP）均从Sigma-Aldrich公司购买。其他所有化学试剂均为试剂级，实验用水为去离子水。裸鼠和新西兰白兔则来自上海嘉安实验动物养殖场。所有动物都被饲养在屏障设施内的独立通风笼中。
CRediT作者贡献说明
董雷：写作——审阅与编辑、监督、软件使用、资源提供、项目管理、方法设计、资金获取、概念构思。宋行奇：写作——审阅与编辑、可视化处理、验证、监督、软件使用、方法设计、正式分析、数据整理、概念构思。黄美琳：可视化处理、验证。唐正亚：可视化处理、验证。马元吉：可视化处理、验证、研究分析。白宝帅：可视化处理、验证。沈毅伟：
数据与材料的获取情况
所有数据均可在正文或补充材料中找到。
人工智能辅助语言编辑说明
作者在准备手稿时仅使用人工智能辅助语言编辑工具来纠正英语语法、润色句子并优化格式。所有的科学内容、实验设计、数据收集、数据分析、结果解读以及结论均由作者亲自完成并验证。
资助情况
本研究得到了以下机构的资助：中国国家重点研发计划（2024YFA1107800，2023YFC2417000）、中国国家自然科学基金（T2522021）、上海交通大学医学院生物材料与再生医学研究所合作研究项目（2022LHA07）、上海交通大学医学院第九人民医院交叉研究基金项目（JYJC202302）。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。
谢善红|金晨|马远琪|罗杰|沈毅伟|白宝帅|黄美琳|唐正亚|董雷|周广东|刘宇|宋行奇
山东省组织再生与修复重建重点实验室（在筹备中），山东第二医科大学整形外科研究所，中国山东省潍坊市261053
