该研究由敖迎芳教授、王建全教授和胡晓庆博士(北京大学运动医学研究所、北京大学第三医院运动损伤北京市重点实验室)领导。

骨软骨缺陷通常由损伤或各种病理引起，通常会导致骨关节炎的发作，并可能最终导致关节的全面退化和随之而来的残疾。尽管有一系列的临床治疗方法，例如微骨折、自体细胞移植和自体骨软骨移植，但再生不足和移植失败等持续存在的问题继续对骨软骨修复构成重大挑战。特别是，由于骨软骨组织无血管且再生特性有限，不恰当的修复会生成纤维软骨和软骨下骨，导致骨软骨组织变性，最终导致修复失败。因此，仿生组织工程策略被开发出来，通过结合替代材料来治疗骨软骨缺陷。然而，骨软骨组织再生的挑战仍然存在，这主要是由于组织谱系差异和各向异性的生理特征。

在此，本研究从天然 ECM 固有的化学元素中汲取灵感，设计了一种由天然多糖和多肽组成的新型生物墨水，以制造用于骨软骨再生的模拟 ECM 支架。天然ECM由多糖和多肽等丝状物质组成，形成具有分层排列的水凝胶样结构。它为细胞存活和表型调节提供必要的机械和结构强化。为了创建用于细胞支持的模拟 ECM 微环境，使用多糖(例如透明质酸 (HA) 和壳聚糖)或多肽(例如明胶和丝素蛋白)来制造支架。然而，由于所选择的多肽和多糖各自仅具有一种功能，

在这项研究中，研究人员假设基于多肽和多糖的仿生支架将为促进细胞存活、分化和骨软骨再生提供一种独特的方法。为了将这一概念付诸实践，天然多糖HA和多肽明胶经过精心修饰，形成一种具有可逆客体-主体和刚性共价网络的新型生物墨水(MeGH)。通过HA和明胶链之间形成的客主和共价网络，所得的MeGH不仅表现出优异的生物相容性、细胞适应性和生物降解性，而且还具有优异的机械性能，以适应承载骨软骨组织的环境。此外，受益于生物墨水的载药基团，成骨和软骨药物可以精确地整合到支架的特定区域，赋予其骨软骨特异性的微环境，以促进软骨和骨的分化。在患有骨软骨缺损的兔子中，ECM 启发的支架以模仿自然逐渐骨软骨转变的方式成功促进了透明软骨和坚固软骨下骨的发育。

综上所述，受天然ECM固有化学成分的启发，本研究首先设计并合成了一种模仿细胞外基质的天然水凝胶支架。该支架可增强细胞存活率并提供组织特异性微环境以促进骨和软骨分化，从而加速骨软骨修复和透明软骨的形成。该研究为骨软骨缺损的临床修复提供了新的见解。

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