印度研究人员3D生物打印承重骨骼，由软骨分化而成

 

骨骼有两种形成方式。对于像头骨这样的非承重骨骼，间充质干细胞直接分化为骨细胞。对于诸如股骨这种承重骨，干细胞首先分化成软骨模板，然后随着时间的推移经历更多分化成骨细胞。到目前为止，使用支架创建承重骨的尝试将干细胞直接分化为骨细胞，跳过了我们体内天然存在的软骨相。 “这种骨骼结构的功效尚未在载荷中得到证实。在体外和体内开发的骨构建体之间存在非常差的相关性。此外，这些组织工程骨的基因表达模式与人类成人骨骼大不相同，“IIT的Sourabh Ghosh教授评论道。

 

研究小组决定通过3D生物打印软骨支架模仿软骨步骤，然后用甲状腺激素（三碘甲状腺原氨酸或T3），触发软骨分化为骨样细胞。他们的3D打印骨显示出与天然骨中相似的基因和蛋白表达，并且成骨分化的必需细胞信号传导途径也被上调。 “当我们采用不同的策略来开发骨骼时，体内肢体骨骼发育的相似性更高，”Ghosh教授说。

 

软骨支架为细胞外基质的物质提供了合适的底物。来自IIT坎普尔生物科学和生物工程系的Amitabha Bandyopadhyay教授解释说，“骨骼的承重能力主要取决于细胞外基质的质量。在负荷骨骼中，细胞外基质占95％，而骨细胞仅占5％。因此，如果您正在尝试制造承重骨骼，那么最好有更多的细胞外基质。与直接由干细胞形成的骨相比，通过中间软骨形成的骨构建体的细胞外基质高出10倍。

 

间充质干细胞 - 软骨相需要大约三周，软骨到骨的步骤需要另外两周。虽然没有研究3D打印骨骼的机械特性，但Ghosh教授表示，他们的初步测试显示它比直接从干细胞分化的骨骼更强。由于这样的进步，用于修复的3D打印骨图和补丁可能会在短短五年内使用。对于职业运动员和笨拙的人来说，这是个好消息。