关节软骨是一种无血管、神经和淋巴管的组织，因此在受到损伤后其自身修复能力十分有限。如果没有及时的治疗，损伤会深入软骨下骨，从而造成更严重的骨软骨组织缺损。然而目前尚无针对软骨和软骨下骨同时再生的有效临床治疗方法。近年来，具有类似于分层解剖结构的生物启发支架为骨软骨缺损的修复提供了新思路。团队成员曹勇健同学和张海杰同学（共同一作）近日在期刊International Journal of Biological Macromolecules上发表了题为“Biomimetic injectable and bilayered hydrogel scaffold based on collagen and chondroitin sulfate for the repair of osteochondral defects”的相关研究论文（Int. J. Biol. Macromol. 2024, 257, 128593）。该论文报道了一种具有较强连接界面的仿生可注射双层水凝胶支架用于骨软骨缺损修复。在该双层水凝胶支架中，由骨软骨组织成分的衍生物，碳基肼接枝胶原蛋白（COL-CDH）和氧化硫酸软骨素（OCS），与聚（乙二醇）二丙烯酸酯（PEGDA）相结合作为软骨层；同时，在软骨层基础上加入锌掺杂羟基磷灰石纳米颗粒作为软骨下骨层。两层之间由COL-CDH和OCS之间形成的动态酰胺键，和PEGDA聚合反应形成的永久C-C键共同形成强连接界面。该双层水凝胶支架可用于接种脂肪间充质干细胞，并通过分层结构诱导干细胞特异性分化为软骨细胞和成骨细胞，从而分别促进糖胺聚糖的分泌和钙结节的沉积，进而加速软骨和软骨下骨的再生。另外，显微CT和组织染色显示，大鼠关节模型缺损区域的骨量明显增加，且新生骨软骨结构与正常的组织类似。

仿生可注射双层水凝胶支架的制备及其修复骨软骨缺损示意图