朱颐申：自组装多肽水凝胶复合支架用于骨软骨缺损修复

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南京工业大学朱颐申副教授、南京医科大学附属南京医院（南京市第一医院）姚庆强副教授研究团队在自组装多肽水凝胶复合支架用于骨软骨缺损修复研究领域取得新进展。相关成果以《3D Molecularly Functionalized Cell-Free Biomimetic Scaffolds for Osteochondral Regeneration》为题，发表于《Advanced Functional Materials》，本文还入选杂志内页封面。

关节软骨缺损是临床上的常见疾病,晚期可导致骨性关节炎。严重的软骨损伤会累及软骨下骨，造成软骨并软骨下骨的全层缺损。由于软骨和软骨下骨的不同结构和功能，一体化修复骨软骨缺损面临诸多困难。研究团队利用β折叠自组装多肽水凝胶（SAPH）对3D打印聚己内酯 (PCL)支架进行表面修饰，设计了一种具有三维仿生结构的骨软骨缺损修复支架。

自组装多肽水凝胶支架是一种理想的组织工程支架材料，能够为细胞的增殖与分化提供接近于天然细胞外基质的微环境。然而，在骨组织工程的应用中，水凝胶体系存在力学性能不足的问题。本文以3D打印PCL作为骨架材料，将自组装多肽水凝胶涂覆于PCL纤维表面，并填充在PCL支架间隙中，构建SAPH-PCL复合支架。自组装多肽水凝胶的苯环侧链形成的疏水片层与PCL结构中的重复单元-[O(CH2)5CO]n-之间具有强疏水作用力，使得PCL能够稳定存在于自组装多肽水凝胶的β折叠片层中，从而实现PCL疏水表面的凝胶涂层修饰。实验结果表明，由于自组装多肽水凝胶的介入，PCL表面的亲水性显著增加。另外，由于自组装多肽水凝胶的类细胞外基质（ECM）结构，使得PCL骨架的微米孔道中进一步搭载形成纳米纤维网络构架，这一复合结构能有效避免营养物质的过快流失，同时维持细胞生长的三维微环境，促进软骨基质和成骨基质分层沉积，重构骨软骨缺损区域的微环境。研究结果表明，和未做修饰的PCL支架相比，兔骨髓间充质干细胞（rBMSCs）和软骨细胞在SAPH-PCL支架中的增殖、黏附水平显著增加；同时，SAPH-PCL支架促进了rBMSCs的成骨分化、软骨细胞的表型维持；在8周，12周的兔体内骨软骨缺损模型中展示了良好的再生效果。

本研究通过自组装多肽水凝胶修饰PCL疏水表面，构建了一种三维仿生复合支架，为骨软骨缺损修复提供了一种新的治疗方法，这一复合支架在生物医学领域和临床转化上具有广阔的应用前景。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省重点研发计划、江苏省研究生实践创新计划等项目的支持。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201807356