关节软骨在人体关节内起着承载负重与减少摩擦的重要作用，但是由于其本身无神经、血管支配且所含细胞量少，因此损伤后往往无法实现自身修复。关节软骨损伤患病率较高，据报道约 60% 行关节镜检查的患者有不同程度的关节软骨损伤。治疗不当往往导致关节软骨退行性改变。
图 1 引自 Daniel et al. Science.2012
关节软骨的修复，目前临床常用的方法有 [1]：
微骨折技术；
软骨成形技术；
自体骨软骨移植技术；
同种异体骨软骨移植技术；
自体软骨细胞移植技术。
上述方法各有利弊，大都很难实现长期的透明样软骨修复。
图 2 引自 Daniel et al. Science.2012
而组织工程化软骨为关节软骨的修复提供了一种新的治疗途径。目前已经有一大批产品应用于前期临床实验。组织工程软骨包括将软骨细胞、信号刺激以及支架材料有机整合，体外培养提高其整体的生物化学与生物机械能力，利用固定技术，使之能更好的充填缺损，为长期修复软骨损伤提供一种可能 [2]。
图 3 引自 B J Huang et al. Biomaterial.2016
组织工程化软骨制作步骤
1. 软骨细胞的扩增
取 200~300 mg 自体软骨组织用于得到原始软骨细胞，大约每毫克软骨组织可以产生 1000~8000 个软骨细胞。以每平方厘米缺损约需 0.5~5*106 个细胞，进行细胞数量及传代次数的计算。最好选择 1~4 代的软骨细胞，避免软骨细胞去分化对于临床效果的影响。
2. 通过使用支架或不使用支架方法使软骨细胞获得体外三维培养，期间通过添加外源性刺激，诸如：化学生长因子、流体力学、低氧等，用以提高新生软骨组织的生物化学与生物机械性能。
3. 将软骨细胞或与支架材料共培养的合成物，依照关节软骨的缺损大小，塑形并植入用以填充、修复缺损处，使用单纯压迫或者纤维蛋白胶、缝线固定。
4. 功能训练 [3]
术后一阶段（0~6 周）：严格限制功能活动与非负重训练，目的是保护新修复的组织与恢复关节稳定。
术后二阶段（6~12 周）：当患者膝关节屈曲可达 120 度以及获得好的股四头肌肌力时，可以增大关节活动度与进一步提高肌力。
术后三阶段（12~26 周）：当可以步行 1~2 公里或者骑自行车 30 分钟时，关注于增加下肢力量与耐力。
术后四阶段（26~52 周）：当患者达到肌力的 80%~90% 时，且无疼痛与肿胀时，可进行非限制性的活动。
组织工程技术是下一代软骨再生技术的基础，目标是得到与天然软骨具有相类似生物、结构以及功能的软骨组织，同时提高移植物耐受关节内高应力的能力，最终不仅能起到预防关节软骨退变，同时还能提高患者的长期功能，改善生活质量。
本文作者：北京大学人民医院骨关节科博士生 王斌
参考文献
[1]. Huey, D.J., J.C. Hu and K.A. Athanasiou, Unlike Bone, Cartilage Regeneration Remains Elusive. Science, 2012. 338(6109): p. 917-921.
[2]. Makris, E.A., et al., Repair and tissue engineering techniques for articular cartilage. Nature Reviews Rheumatology, 2014. 11(1): p. 21-34.
[3]. Huang, B.J., J.C. Hu and K.A. Athanasiou, Cell-based tissue engineering strategies used in the clinical repair of articular cartilage. Biomaterials, 2016. 98: p. 1-22.
