北京大学第三医院运动医学科王健全教授联合北京科技大学李亚庚副教授、王磊副教授，在生物材料领域顶刊Bioactive Materials（生物活性材料）上以Article形式在线发表了题为“Full-thickness osteochondral defect repair using a biodegradable bilayered scaffold of porous zinc and chondroitin sulfate hydrogel”（硫酸软骨素水凝胶多孔锌双相支架修复关节骨软骨缺损的实验研究）的研究成果。

骨软骨缺损是运动医学和骨科常见的疾病，若未得到有效治疗，通常会导致骨关节炎的发生，并最终导致关节全面退变和残疾，严重影响生活质量。骨软骨是界面结构，由软组织层面向硬组织层面过渡转化，骨组织具有一定的内在再生能力，而软骨组织无血管、神经和淋巴组织，限制了其自我修复。虽然关节软骨与软骨下骨组织在结构组成，力学方面和再生能力差异巨大，关节软骨与软骨下骨组织功能高度关联，软骨能够提供良好的吸震和减摩作用，对骨组织起到重要的保护作用。与此同时，骨组织也能够为软骨提供机械支撑，共同维持关节的稳定性。目前临床治疗骨软骨缺损的方法，包括微骨折、软骨细胞移植、骨软骨移植，但这些方法均存在局限性并且效果有限。因此，研究人员开发出仿生组织工程策略来治疗骨软骨缺损。

本实验制备双相支架修复巴马猪骨软骨缺损，软骨成分应具有相对较低的压缩模量和水合粘弹性基质特性，而骨成分则需要具备相对较高的模量和刚性框架特性，同时修复软骨和软骨下骨组织来达到最佳治疗效果。

硫酸软骨素(chondroitin sulfate，CS)是一种硫酸化的糖胺聚糖，存在于软骨细胞外基质中，可以促进软骨细胞分泌II型胶原蛋白和糖蛋白。CS具有许多生物效应，包括抗炎和促进细胞生长等。CS还具有结构修复作用，即软骨保护效应，这种效应通过抑制炎症因子和金属蛋白酶的活性来促进骨骼和软骨组织的新细胞生长，并且还通过抑制降解酶的作用来修复骨软骨组织的退行性病变过程。经化学修饰后，CS水凝胶可表现出良好的生物相容性和生物降解性。经过化学修饰，CS水凝胶可以通过光固化合成。所得的CS水凝胶表现出良好的生物相容性和生物降解性，通过使用光固化水凝胶的前体，可以在植入体内时生理条件下实现快速交联，该过程允许对凝胶进行精确的空间和时间控制，从而便于应用于复杂形状。因此，光固化水凝胶是适合于原位注射软骨修复的理想选择。

锌（Zinc, Zn）基材料是新一代可生物降解金属材料。Zn是人体内含量第二高的微量元素，也是机体内各种酶促反应的关键物质，参与机体的生长、发育、免疫反应和酶促反应。Zn腐蚀速率较慢，体内实验表明，Zn基材料具有良好的生物相容性。与Mg基材料相比，Zn基材料的化学性质更稳定，在降解过程中不会产生氢气，也不会引起周围环境pH值的波动，因此更适合于临床应用。Zn还具有成骨效应，Zn2+可通过激活cAMP-PKA-CREB/MAPK通路，触发细胞外钙离子内流，诱导BMSCs 的成骨分化，并可通过抑制NF-κB通路的激活而抑制破骨现象。当纯锌经过增材制造形成多孔结构后，其刚度与软骨下骨非常接近，从而为软骨再生提供了具有接近生理性质的机械支撑，从而减少软骨修复过程中关节内产生的剪切力。