北医三院，新公开一项半月板再生修复材料专利！

近日，北京大学第三医院一项“半月板水凝胶材料制备方法、半月板制造方法和半月板”的专利公开。该专利发明人为北京大学第三医院运动医学膝关节外科主任余家阔教授团队。该研究团队以水凝胶材料，提高水凝胶材料的力学性能，进而提高制作的半月板的修复能力。

半月板损伤是膝关节中最常见的一种运动损伤。其主要症状是疼痛、无力，有些半月板损伤不稳定，会引起弹响、交锁，同时伴有疼痛，半月板再生修复也成为一个重要的研究领域。

在半月板再生修复领域，水凝胶材料的应用尤为引人注目。水凝胶作为能模拟天然半月板组织成分的生物材料，以其强大的化学性能可调节性、优秀的生物相容性和可降解性，逐渐成为研究人员开发仿生半月板的新型候选材料。

国内的研究机构基于水凝胶材料的半月板再生修复研究也有着丰富的成果，发表了多篇相关文章。

中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所于寅团队利用组织特异性的ECM负载骨髓间充质干细胞形成可注射的活体水凝胶，并通过在显微镜下对小鼠进行微创手术来构建半月板损伤模型。

天津大学刘文广团队曾报道了一种高强度超分子聚合物水凝胶缓冲的仿生结构化弯月面替代物。把3D打印的PCL-PNAGA半月板支架，植入兔膝关节 12 周，体内结果表明结构稳定性和有效防止软骨磨损，同时改善骨关节炎的发展。

301医院郭全义教授团队则通过3D打印以楔形聚（ε-己内酯）（PCL）为骨架的支架，注入优化的半月板细胞外基质（MECM）的水凝胶，并用半月板纤维软骨细胞（MFCs）接种。结果显示，这种混合支架具有良好的生物力学性能，接近天然半月板。因此，作为半月板修复和再生的优秀候选者，水凝胶材料以载体型力学增强型的形式，广泛出现在半月板修复研究中。

目前可用于人体的有部分半月板假体，主要有CMI和Acifit，以及临床试验永久型全半月板假体NUsurface，其中Acifit和NUsurface主要材料就是聚氨酯。而NUsurface半月板植入物则采用高强度超高分子量聚乙烯 (UHMWPE) 纤维增强。

而针对水凝胶材料，目前各种水凝胶在半月板损伤的动物中效果很好，但很少有水凝胶在临床上有效，这表明水凝胶存在许多被忽视的问题。

2024年1月，余家阔教授团队综述了各种可植入医用型水凝胶在半月板修复和再生中的应用。并以“Advanced Hydrogel Material for Meniscus Repair”为题发表在《AFM》杂志上。

研究团队提到，目前现有水凝胶用于半月板修复的局限性。

一是，3D打印水凝胶半月板研究大多停留在动物实验阶段，尚且缺乏大规模临床试验数据；二是，复合水凝胶支架并未真正实现集负载、生物活性、力学强度和细胞黏附为一体的高性能、全覆盖半月板仿生支架要求；三是，一些3D打印的水凝胶半月板支架无法通过微创注射的方式置入膝关节腔；四是，因膝关节腔充满关节液，水凝胶支架所负载的药物、细胞和细胞因子可能无法在原位滞留直到发挥效应。

而未来，设计一个动态可控、原位滞留效应较长的水凝胶支架是国内外企业与研究机构探索的方向。