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摘要 目的 应用3D生物打印技术制备明胶/海藻酸钠/硅酸镁锂复合水凝胶负载骨髓间充质干细胞（BMSCs）的仿生活性组织工程支架，探讨3D生物打印对含BMSCs水凝胶支架的成骨分化作用。 方法 常规提取2周龄SD大鼠BMSCs并用流式细胞术鉴定，将明胶、海藻酸钠、硅酸镁锂混合，加入BMSCs后应用3D生物打印技术制备含细胞的复合水凝胶支架，应用注模法制备含细胞的非打印支架。体外实验中根据是否打印分为含细胞打印组和含细胞非打印组，每组制备12个样品，并设
置单纯细胞对照组。通过扫描电镜观察复合水凝胶内部结构，冻干法测定支架膨胀率和含水量。在培养3 d后用鬼笔环肽染色观察支架内细胞活性，分别于培养1，3，7 d后进行细胞增殖与毒性检测（CCK⁃8）实验测定吸光度值确定细胞增殖情况和培养7，14 d后使用RT⁃PCR检测成骨细胞特异性转录因子（Osterix）、骨钙素（OCN）、Ⅰ型胶原等成骨相关基因表达。体内实验根据是否打印及是否含有细胞分四组：含细胞打印植入组、含细胞非打印植入组、不含细胞打印植入组、不含细胞非打印植入组，每组支架制备9个样品。将四组支架分别植入36只8周龄SD大鼠臀后侧肌袋，左右随机，术后2，4，8周取材分别拍摄X线片，并对8周取材组织进行HE及Masson染色观察成骨分化情况。 结果 流式细胞术鉴定细胞为BMSCs。水凝胶内部孔隙明显，细胞在孔隙内可自由伸展。含细胞打印组的支
架膨胀率为（1 039. 37±30. 66）%，支架含水量为（91. 21±0. 26）%，与含细胞非打印组的支架膨胀率［（1 032. 38±35. 05）%］和支架含水量［（91. 16±0. 28）%］比较，差异无统计学意义（P>0. 05）。在体外培养3 d水凝胶内细胞生长状态良好。体外培养1 d，各组吸光度值差异无统计学意义（P>0. 05）；培养
3 d时，含细胞打印组和含细胞非打印组吸光度值差异无统计学意义（P>0. 05），但均高于单纯细胞对照组（P<0. 05）；培养7 d后，含细胞打印组吸光度值（2. 72±0. 17）高于含细胞非打印组（2. 35±0. 11）（P<0. 05），且均高于单纯细胞对照组（1. 95±0. 12）（P<0. 05）。体外培养7 d，含细胞打印组和含细胞
非打印组的成骨分化相关基因表达量差异无统计学意义（P>0. 05），但均高于单纯细胞对照组（P<0. 05）；体外培养14 d后，含细胞打印组的基因表达量［Osterix（1. 650±0. 095）、OCN（2. 725±0. 091）、Ⅰ型胶原（2. 024±0. 091）］均高于含细胞非打印组［Osterix（1. 369±0. 114）、OCN（2. 174±0. 198）、Ⅰ型胶原（1. 617±0. 082）］和单纯细胞对照组［Osterix（1. 031±0. 094）、OCN（1. 116±0. 092）、Ⅰ型胶原（0. 736±0. 140）］（P<0. 05）。体内植入2周，各组X线片灰度值差异无统计学意义（P>0. 05）；体内植入4周和8周，含细胞打印植入组和含细胞非打印植入组X线片灰度值高于不含细胞打印植入组和不含细胞非打印植入组（P<0. 01）；体内植入8周，HE染色显示载细胞支架不同程度降解并且与细胞相互浸入，Masson染色可见不同程度的胶原生成。 结论 复合水凝胶支架可为BMSCs生长提供良好的三维环境，3D生物打印可促进BMSCs在水凝胶支架内增殖和成骨分化；负载BMSCs的生物支架在体内可缓慢降解，具有较好的异位成骨能力。
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