目的本研究的目的是:1、采取简化建模,仿真设计方法,利用生物3D打印技术,构建与天然半月板外部形态及内部结构相似的仿生型聚己内酯(PCL,polycaprolactone)半月板支架,并比较其物理特性。2、制备明胶/海藻酸钠/纤维蛋白原复合凝胶(GEL,Gelatin/Alginate/Fibrinogen composite Gel)支架;构建PCL/GEL复合支架。3、评价上述三种支架的生物相容性,细胞增殖及对兔半月板纤维软骨细胞(MFCs,Meniscal Fibrochondrocytes)分泌细胞外基质能力的影响,并探讨PCL支架复合凝胶构建组织工程半月板的可行性。方法1、利用熔融沉积成型技术(FDM,Fused Deposition Modeling),打印不同规格(丝径/孔径)的PCL支架及仿生型PCL半月板支架。在扫描电镜下观察支架微观结构,检测支架孔隙率,测试支架压缩及拉伸弹性模量。2、以明胶,海藻酸钠,纤维蛋白原为原料制备凝胶支架,并将仿生型PCL支架与凝胶复合构建PCL/GEL复合支架。3、将半月板纤维软骨细胞分别种植于PCL支架,GEL支架及仿生型PCL/GEL复合支架中,在体外培养后行阿尔玛蓝(Alamar Blue)细胞增殖实验,活/死细胞染色,糖胺多糖(GAG,Glycosaminoglycan)、DNA定量实验评价各组支架的促细胞增殖能力,生物相容性及对细胞分泌细胞外基质能力的影响。结果1、本实验打印了丝径分别为100μm、150μm、200μm,孔径为100μm、150μm、200μm、250μm、300μm的PCL支架,扫描电镜显示各组支架具有良好的三维孔隙结构,支架孔隙率与丝径大小成反比,与孔径大小成正比。我们设计的网格状纤维/环形纤维交替堆叠的PCL半月板支架在扫描电镜下呈部分非贯穿孔结构。生物力学结果显示,仿生型PCL半月板支架与同孔径的PCL支架相比,压缩弹性模量显著增大,环向拉伸和径向拉伸模量较PCL支架无显著性差异。2、细胞增殖实验结果证实,PCL/GEL复合支架组在21天的体外培养中,细胞增殖曲线整体呈上升趋势,而其他各组在14天后开始成下降趋势。活/死染色结果显示,PCL/GEL复合支架组和GEL组随着培养时间的延长,细胞在支架内活细胞数目逐渐增多,表明MFCs细胞在凝胶内、PCL支架与凝胶复合体内均可存活并生长。GAG/DNA定量实验结果显示PCL/GEL复合支架组在第7天和14天时,细胞分泌GAG的能力显著优于其他各组。结论仿生型PCL半月板支架的内部纤维结构与天然半月板相似,具有清晰的三维孔隙结构,良好的生物力学性能。PCL/GEL复合半月板支架在体外实验中能促进MFCs的增殖,具有较好的生物相容性及促细胞分泌细胞外基质的能力,为后期动物实验的开展提供了一定的理论基础。