背景:软骨再生是骨科医学中的重大挑战,而3D打印组织工程技术为软骨基质损伤修复提供了一个可选择的方法。3D打印聚乳酸(PLA)支架组织及相应新生软骨组织在体内的演变过程尚无专门研究。方法:使用3D打印技术打印聚乳酸纳米纤维支架并观察其微观结构,将培养的大鼠软骨细胞交联于支架上,观察支架及交联物的微观形态。通过免疫荧光,甲苯胺蓝染色和番红染色观察软骨细胞在支架上的形态,通过免疫荧光和qPCR评估交联软骨细胞后F-肌动蛋白、I型胶原蛋白和聚集蛋白聚糖相关表达情况确定细胞功能。将20只8周龄大鼠随机分成2组,在软骨钻孔模型建立后,将交联软骨细胞的3D打印聚乳酸纳米纤维支架移植到大鼠双膝,分别在4周和8周处死相应组的大鼠,取标本并通过偏光显微镜,傅里叶红外光谱分析,免疫荧光染色,甲苯胺蓝染色,番红染色和免疫组化等手段观察新生软骨增殖表达情况及打印组织分解情况。结果:3D打印支架镜下观察呈网格状。交联软骨细胞后染色见软骨细胞在支架上定植,形态可。免疫荧光提示第7天细胞形态呈圆形,排列更有序。F-肌动蛋白的表达在第5天和第7天有增加。聚集蛋白聚糖和I型胶原蛋白的编码基因相对定量PCR显示其表达在第3天及第7天均有增加,有统计意义(P<0.05)。动物学实验中免疫荧光可见与4周相比,8周标本中的软骨细胞明显增加,甲苯胺蓝染色见缺损区有新生软骨组织生成。傅里叶红外光谱分析见1400cm-1处有明显峰值差异,偏光显微镜见新生组织区域与原组织折光性不同。染色后CASEVIEW软件中随机测量软骨厚度,8周时明显增厚,有统计学差异(P<0.05),聚集蛋白聚糖和I型胶原蛋白的免疫组化分析见8周时面积较大,有统计学差异(P<0.05)。结论:软骨细胞与PLA支架,3D打印植入物与实验动物体表现出良好的生物相容性。在软骨基质修复过程中,新生软骨基质沿着支架由外向内逐步延伸并成熟,同时伴随着支架逐步塌陷。潜在提示3D打印PLA材料可用于构建软骨基质。