融合3D打印和干细胞技术 骨骼体外培养在附属南京医院初获成功

从兔身上取出干细胞，放在3D打印出的支架上，在体外经过4周的培养，再接种至裸鼠皮下培养，最终可以长出所需要的软骨组织。附属南京医院骨科姚庆强介绍：“未来，我们有可能用这种技术完成人体的组织缺损修复。”该研究由江苏省数字医学学会主任委员、我校王黎明教授领衔。

“我们已经能够应用这种技术‘制造’出兔肩关节，这为软骨再生和修复提供可能，目前，这一研究在国内骨科领域领先。”下一阶段，研究人员将在猪身上进行相关实验，一步一步与人体机能组织接近。

姚博士介绍，干细胞号称“万能细胞”，在一定条件的诱导下，它们可以分化成包括骨骼细胞在内的多种功能细胞。而研究团队所用是间充质干细胞，它们存在于骨髓血之中，能够分化为软骨细胞，就好像“装修队”。

软骨体外培养，需要以3D打印技术制造出“脚手架”——支架，在支架内富集骨髓血，并使用特定的方法诱导其中的干细胞向软骨细胞分化。并不是所有结构3D打印支架都适合该种方法的软骨生长。团队通过对比，最终选择了具有方形孔蜂巢状微结构的聚己内酯-羟基磷灰石（PCL-HA）支架。因为在培养的时候，骨髓血能够更好地与此种方孔支架结合，其中的骨髓间充质干细胞能够在支架中保留、生长，微小的蜂巢孔洞也有利于细胞生长过程中的营养交换。

培养前的空白支架

姚庆强进一步介绍：“3D PCL-HA支架有利于特定的干细胞生长及依附，在特定的培养体系诱导下，不需要专门提炼间充质干细胞，只需将骨髓血放进支架，能长成软骨的骨髓间充质干细胞会很好的留下，成长为我们所需要的软骨。”

同时，3D PCL-HA支架在培养过程中大小稳定性强，优于常规生物可降解支架。其在培养完成接种至体内之后，在2年左右的时间内缓慢被人体降解。在降解过程中，细胞能够及时生长填充支架降解产生的空间，成长完成之后稳定性强。

培养后

目前附属南京医院骨科掌握的技术已经能够做到：从自体身上取下干细胞进行体外培养，用自己的干细胞“养成”软骨，这就避免了异体接种的免疫排斥反应、携带病毒、潜在致癌可能性等缺点。而且用3D打印技术打印出所需软骨的形状，在经过培养之后，长成的软骨大小与所需无异。姚庆强说：“3D打印与组织工程的结合，将带来个体化植入物制作及组织工程技术的革命，将极大促进器官移植、组织修复重建及再生医学等多学科的进步。”

文/南医发布