未来的关节置换是组织工程| 3D细胞培养|康宁

开创性的组织工程研究使用传统的2D基质，但近年来，研究集中在仿生3D支架和细胞培养平台修复和再生骨关节炎的骨软骨缺损，根据生物设计与制造．研究人员已经探索了生物材料、细胞和生物活性因子的组合，利用它们产生新的软骨和骨组织在体外而且在活的有机体内．

工程软骨通常涉及“包封软骨细胞，或干细胞，可沿软骨系分化，在支持性基质，如a水凝胶或支架”,先进的医疗保健材料解释说。但是，虽然基于软骨细胞的治疗方法已经在临床和一些临床试验中使用，但这些产品中的许多还没有显示出疗效，重大的转化挑战仍然存在。这种技术可以修复局部软骨缺损，但不能修复复杂的骨关节炎关节。

现在，潜在的工程组织软骨产品开始通过生物制造形成。Advanced Healthcare Materials断言，骨软骨组织工程是一种“使细胞、生物活性因子和生物材料的三维空间模式成为可能”的添加技术。这项技术可以模拟软骨的自然力学特性，并且可以通过生物打印来设计3D结构，细胞沿着梯度和更复杂的生物线索。

根据骨和关节外科杂志在美国，组织工程涉及三个要素的选择:支架、细胞和信号．选择合适的药物组合对治疗的成功至关重要。《华尔街日报》解释说，骨科组织工程正在呈指数级发展，但将技术从研究实验室转移到临床仍然存在重大挑战——即，监管障碍和将产品推向市场所需的巨额资本投资。

3D生物打印技术的进步意味着患者可以接受个性化的支架和植入物。关节扫描被转换成计算机辅助设计文件打印植入物，解剖个性化确保了最佳的贴合。

但开发这些支架需要创建多层，能够承受关节上的生理负荷，而不会出现故障或疲劳。支架的降解速率应与新组织形成的速率相同;理想情况下，支架最终会被生物组织所取代。

研究人员已经开发了许多不同的骨软骨支架，其中一些已经上市。但大多数只能修复或治疗小的骨软骨缺损。尽管如此，这些植入物仍有可能减缓或阻止骨关节炎的发展，延缓或消除对全关节置换的需要。尽管研究进展迅速，特别是支架生物技术，但在治疗这些小缺陷和关节置换之间仍有很大差距。