关节软骨再生中多孔材料的应用

摘要

由于关节软骨无血管的特性及复杂的生理结构分层，其一旦损伤后机体自我修复能力十分有限。组织工程概念的提出与发展为关节软骨的再生与修复提供了新的希望。而多孔支架材料又是组织工程再生与修复的基础，因此关节软骨再生过程中多孔支架材料的应用至关重要。根据正常关节软骨的成分与结构特征，选择既符合其生物学性能又满足其力学要求的多孔支架材料，并通过合适的制备方法调节多孔支架材料的内部结构特征，最大限度发挥多孔支架材料的性能，力争制备出成分与结构双重仿生的多孔支架材料。在多孔支架材料的选择中，天然高分子多孔支架材料具有生物相容性好的优势，在关节软骨再生的应用中符合其生物学性能的要求，而人工合成多孔支架材料则具有机械性能强的优点，符合正常关节软骨的力学性能要求，复合多孔支架材料兼具两者的优势，互补两者的不足，因此目前研究较多的是复合多孔支架材料的性能及其制备方法。目前研究发现，多孔支架材料中孔径的大小对关节软骨的再生与修复有着直接的影响，孔径大小为100-250um有益于关节软骨组织的再生和重建。由于通过溶液浇铸/粒子沥滤法、气体发泡法所制备的支架孔径大小在这一范围内，因此比较适合用于软骨组织工程多孔支架材料的构建。目前，研究人员通常将多种方法结合起来，如气体发泡/盐浸、气体发泡/萃取法、热致相分离/溶剂萃取、冷冻固定/冷冻凝胶、注塑成型/挤出发泡等，以期能制备出生物和力学性能方面更加仿生的软骨组织工程多孔支架。同时，新兴的3D打印技术可以依靠拟定的程序更加精确地实现多孔支架材料的内部结构特性，因此也越来越受到研究者的重视。