再生醫(yī)學(xué)的核心是研究和開發(fā)用于替代、修復(fù)、重建或再生人體各種組織器官的理論和技術(shù)。然而，半月板中心部薄，整體呈游離狀態(tài)，導(dǎo)致傳統(tǒng)療法促進半月板和功能恢復(fù)的效果較差。為克服這些局限性，醫(yī)用型水凝膠的發(fā)開為半月板再生修復(fù)提供了一個潛在的解決方案。水凝膠因其具有良好的生物相容性和可修飾性，可安全植入體內(nèi)并有效調(diào)節(jié)半月板損傷部位細胞和周圍微環(huán)境的病理生理過程。
圖1 半月板修復(fù)用水凝膠構(gòu)建示意圖
圖2 半月板解剖示意圖
要點1：半月板修復(fù)水凝膠材料
圖3 基于透明質(zhì)酸、明膠、絲素蛋白、殼聚糖和海藻酸鈉的水凝膠半月板支架
要點2：載體型水凝膠在半月板修復(fù)中的應(yīng)用
圖6 細胞遞送型水凝膠半月板支架
要點3：力學(xué)增強型水凝膠在半月板修復(fù)中的應(yīng)用
圖7 力學(xué)增強型水凝膠半月板支架
要點4：水凝膠在半月板修復(fù)中的挑戰(zhàn)與展望
首先，3D打印所構(gòu)建的半月板支架需要滿足一定的臨床標準和質(zhì)控要求。大多數(shù)研究均停留在動物實驗階段，尚且缺乏大規(guī)模臨床試驗數(shù)據(jù)，人體安全性和有效性無法得到實質(zhì)性驗證。未來仍存在免疫原性過強，甚至不必要的副作用，故應(yīng)針對人體微環(huán)境的特點，重點研發(fā)人體相容性個性化支架，嚴格掌握不同材料的適應(yīng)癥和操作方法。目前臨床上已經(jīng)應(yīng)用了一些作為藥物遞送的水凝膠，但在半月板損傷修復(fù)上我們?nèi)匀鄙倬哂袃?yōu)異功能的水凝膠支架。現(xiàn)在新興的超分子水凝膠或DNA水凝膠仍蘊含著很多的機會。
其次，復(fù)合水凝膠支架并未真正實現(xiàn)集負載、生物活性、力學(xué)強度和細胞黏附為一體的高性能、全覆蓋半月板仿生支架要求。藥物或細胞負載型水凝膠，往往需要進行表面修飾，或完成溫度等環(huán)境參數(shù)響應(yīng)。水凝膠側(cè)鏈基團的理化修飾可能僅滿足特殊官能團和游離端的結(jié)合，這會造成功能優(yōu)化趨于特定。此外，水凝膠支架的高力學(xué)特性依賴于其他聚合物或特殊制備方式。多種組分的摻雜可能會改變既定的修飾效果，因此，復(fù)合水凝膠較難實現(xiàn)多功能修復(fù)目標。未來應(yīng)整合孔隙率、交聯(lián)度、細胞黏附度、毒性和成本等方面，設(shè)計出具有最佳愈合能力的功能水凝膠支架。
第三，一些3D打印的仿生半月板支架無法通過微創(chuàng)注射的方式置入膝關(guān)節(jié)腔。3D打印所制備的半月板支架具有一定的形態(tài)，且形狀、大小因設(shè)計需求，較難發(fā)生形變。因此，往往需要通過開放手術(shù)置入缺損部位，難免存在一些諸如失血、疼痛等手術(shù)的副作用。而可剪切發(fā)生形變的水凝膠雖可以注射，但缺乏力學(xué)強度，較難滿足膝關(guān)節(jié)的承重需求。每種制備技術(shù)有其特點但也有其劣勢。發(fā)展新的支架制備方法，發(fā)掘新的制備技術(shù)，對提升半月板再生修復(fù)效果至關(guān)重要。
圖8再生水凝膠半月板支架的制備
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202312276
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