目的

近年来基于水凝胶的软骨组织工程技术在关节软骨损伤的治疗中展现出巨大的潜力。然而，目前广泛使用的弹性水凝胶通常会限制细胞体积的伸展，导致负载的软骨细胞发生去分化。为解决这一问题，本研究中我们设计了一种由透明质酸、聚乙二醇和明胶组成的光交联颗粒水凝胶（GH），以提升软骨再生效果。

方法

通过矿物油分散呋喃甲基改性透明质酸（MFHA）、双马来酰亚胺封端聚乙二醇（Mal-PEG-Mal）及丙烯酸甲酯改性明胶（GelMA）水溶液，制备Diels-Alder交联微凝胶；将微凝胶与甲基丙烯酰化透明质酸（HAMA）溶液、软骨细胞混合得未交联GH前体；365 nm光照实现原位交联固化。体外评估：CCK-8/Live/Dead检测细胞活性，qPCR/Western blot分析成软骨表型标志物（SOX9/COL2A1），Seahorse XF检测代谢通量。体内验证：裸鼠皮下植入GH-软骨细胞复合物；大鼠股骨全层软骨缺损处注射未交联GH前体，光交联修复。

结果

未交联GH前体具有良好的可注射性能，可通过注射方式植入缺损部位，经光交联形成稳定的微孔支架。体外研究表明，与成分相似的非颗粒水凝胶（nGH）相比，GH更有利于软骨细胞的体积扩张和形态恢复，显著改善其成软骨表型。裸鼠皮下培养及大鼠软骨缺损模型证实，负载软骨细胞的GH可显著促进透明软骨基质沉积，从而促进透明软骨再生。进一步的机制研究表明，GH可能通过激活AMPK/糖酵解轴改善软骨细胞的成软骨表型。

结论

本研究构建的光交联颗粒水凝胶具备三重特性：（1）微孔结构支持细胞体积扩张；（2）可注射性与光固化能力实现微创植入；（3）通过激活AMPK/糖酵解轴维持软骨细胞功能表型。本研究不仅提供了一种可行的软骨细胞递送支架，并且为软骨组织工程水凝胶的设计提供了新的思路和方向。