基于仿ECM纳米纤维结构中空壳聚糖微球的软骨组织工程技术修复重建关节软骨缺损的动物实验研究

The repair of articular cartilage defect is still a challenging problem. Bottom-up cartilage tissue engineering provides new hope for the regeneration and repair of the articular cartilage defects. Scaffolds with the structure of natural extracellular matrix for tissue engineering can promote cell adhesion, proliferation, migration and tissue formation. Microsphere is one of the outperforming cell carries for bottom-up tissue engineering. However, there is little study focusing on microspheres with ECM-like structures. Therefore, in this study, by means of microfluidics equipment and supercritical drying technology, we aim to produce a uniform chitosan hollow micropheres (CHM) with nanofibrious network mimicking the cartilage extracellular matrix for the first time. By bottom-up cartilage tissue engineering technique and in vivo study, we would like to shed light on the effect of CHM/chondrocytes composites on the repair of articular cartilage defect.

生物支架装载细胞量及其生存状态在组织工程修复组织缺损中起决定性作用。文献报道微球载体表面结构直接影响细胞定植及组织修复，细胞外基质（ECM）在细胞生存、增殖、分化及组织修复中起重要作用。目前构建仿 ECM 结构微球载体应用于组织工程或再生医学领域日益受到关注，而利用bottom-up方案构建组织工程复合体修复关节软骨缺损的研究则报道较少。我们瞄准再生医学材料设计的科学前沿，成功构建具有仿生 ECM 纳米结构的壳聚糖中空开口微球（CHM），并发现软骨细胞在其表面生长良好，且具有促进软骨细胞增殖及 ECM 分泌的作用。基于此，本项目拟采用微流体装置和超临界干燥技术构建仿 ECM 纳米纤维结构 CHM，利用软骨细胞的 ECM 桥接作用构建软骨样组织工程复合体，通过体内动物实验进一步验证其在促进关节软骨再生修复中的作用。希望本课题研究成果能为今后 CHM 临床转化及软骨缺损的有效治疗提供新思路。

生物支架装载细胞量及其生存状态在组织工程修复组织缺损中起决定性作用。文献报道微球载体表面结构直接影响细胞定植及组织修复，细胞外基质（ECM）在细胞生存、增殖、分化及组织修复中起重要作用。目前构建仿 ECM 结构微球载体应用于组织工程或再生医学领域日益受到关注，而利用bottom-up方案构建组织工程复合体修复关节软骨缺损的研究则报道较少。本研究瞄准再生医学材料设计的科学前沿，采用微流体装置和超临界干燥技术成功构建具有仿生 ECM 纳米结构的壳聚糖中空开口微球（CHM），并发现软骨细胞在其表面生长良好，且具有促进软骨细胞增殖及软骨细胞特异性基因表达的作用；利用软骨细胞的 ECM 桥接作用构建软骨样组织工程复合体，通过体内动物实验进一步验证了其在促进关节软骨缺损再生修复中的重要作用。希望本课题研究成果能为今后 CHM 临床转化及软骨缺损的有效治疗提供新思路。