如果你能在早晨跑步时不畏缩，也不去寻求止痛药，那么你应该认为自己是幸运的，而且让许多半月板劳损和受伤的人都很羡慕。位于博洛尼亚里佐利的Istituto Ortopedico的研究人员最近在“基于人体细胞支架的3D生物打印的患者特定半月板原型”中发表了研究结果，试图改进当前的组织修复和替换方法。

论文的作者使用了一名患者的真实MRI扫描，并将数据转换为.stl文件，然后继续创建一个模型，从中制作半月板原型和最终的支架。

在对患有经典半月板撕裂的患者进行手术时，外科医生的目标通常是尽可能多地保存健康组织，而有些患者可能需要全半月板切除术。然而，今天的移植充满了所有典型的挑战，如组织排斥问题、错配和其他问题，例如细胞浸润受损。在这个项目中，研究人员还研究了先前已经创建的支架的其他挑战，指出只有两种类型的人造半月板进入了临床领域。一种是胶原蛋白植入物，另一种是由聚氨酯和聚己内酯制成的。虽然它们都被认为是安全的，并且提供了良好的结果，但研究人员指出，植入物与“患者特异性病变区域”之间的“不匹配”仍然是一个核心问题。

“研究表明，即使植入物位置的微小变化也可能影响接触压力和关节应力。”该研究表明。为了解决半月板植入的局限性，并随着时间的推移优化半月板功能和关节完整性的恢复，可以开发具有增强生物潜能和患者特定尺寸的植入物，以满足个人的关节需求。

研究人员收集了一名已经计划进行自体细胞移植的患者身上的骨髓，观察细胞扩张，甚至在一周后仍能继续成长。研究人员使用膝盖的3D打印模型来帮助重建半月板。他们使用一系列2D横截面来创建刀具路径，使用LifeInk 200生物墨水作为打印单元的材料。

人体半月板模型的.stl文件

研究人员说：“选定的生物墨水具有良好的可打印性和形状保真度，使得通过基于微阀的喷墨分配技术获得的人造组织能够模仿解剖模型的形态。这种‘细胞友好型’技术允许生物墨水中的MSCs构建体内均匀分布。”

植入间充质干细胞后，定制的人体高密度I型胶原半月板原型照片。打印过程在室温下在填充培养基的培养皿中进行，温度保持在37°C。

五天后，只有一半的细胞仍存活，引起对细胞活力的担忧。然而令人惊讶的是，在28天后，几乎整个细胞的后半部分仍存活。

“这些细胞能够生长并定殖生物材料，证明生物打印的胶原蛋白水凝胶支架为MSCs的生存和增殖提供了良好的微环境。”研究人员说。

总体而言，研究表明，这种类型的生物打印显示了具有“解剖精确度”的组织工程的潜力。然而，他们确实指出，未来必须仔细检查几个问题：胶原凝胶内的密度、细胞包封和胶原凝胶孔径。

“这项研究中描述的原型显示了3D生物打印技术在生物相容性材料上提供具有活细胞的解剖学形状，患者特异性构建体的生物学潜力。”作者总结道， “这项研究可以作为这种定制的，基于胶原蛋白的组织工程结构的未来发展的起点，这可以帮助优化设计用于替换受损半月板的植入物。”

软骨是人类的热门商品，尤其是随着年龄的磨损开始显现出来，我们中的一些人早就发生了这种情况。然而，3D打印显示出巨大的潜力来帮助修复，使用新的和有前途的方法修复缺陷，治疗关节炎，用膝盖干细胞生物打印以制造新的软骨等等。

细胞负载胶原蛋白I型凝胶支架的LIVE / DEAD图像。活细胞呈绿色，死细胞呈红色。最上面一行显示的是整个半月板结构的幻灯片，而最下面一行显示的是立体结构的幻灯片。图像具有代表性。