利用干细胞的多向分化潜能修复骨关节炎（OA）软骨损伤具有良好的应用前景，然而在分离、培养、保存和递送干细胞的过程中遇到的种种问题限制了干细胞治疗的广泛应用。因此，通过水凝胶微球局部注射后，直接募集患者体内的内源性干细胞进行修复和再生有望为OA治疗提供新的突破口。受到岛屿募集海鸟的启发，本研究旨在构建兼具募集内源性干细胞和促进干细胞成软骨分化的“细胞岛屿”微球，并用于OA软骨损伤修复。

（1）我们首先利用微流控技术构建预凝胶液滴，并通过光引发的双键交联反应将甲基丙烯酸化透明质酸（HAMA）和肝素（HepMA）进行共价结合，制备了单分散、粒径均一、可注射的HepMA-HAMA水凝胶微球，进一步以肝素作为桥接与PDGF-BB和TGF-β3上的肝素结合位点进行非共价结合。接着我们利用扫描电子显微镜（SEM）、体外溶胀实验、体外释放实验和体外生物相容性实验对构建的水凝胶微球进行表征。（2）我们利用细胞划痕实验、体外趋化实验和体外共培养实验评价“细胞岛屿”微球趋化和募集干细胞的效果。（3）我们利用阿尔新蓝染色、聚合酶链反应（PCR）和免疫荧光染色验证“细胞岛屿”微球成软骨诱导的能力。（4）我们采用膝关节前交叉韧带横断加内侧半月板切除的方法建立了OA大鼠模型，并利用苏木素-伊红（HE）染色、番红固绿染色和免疫组化染色评估“细胞岛屿”微球促进OA软骨损伤修复的效果。

（1）我们发现HepMA-HAMA水凝胶微球呈明显的多孔结构，能够吸水溶胀，能够对负载的生长因子进行控释，还具有良好的生物相容性。（2）我们发现“细胞岛屿”微球能够通过释放具有趋化特性的PDGF-BB来提高细胞的迁移能力，并且PDGF-BB这种缓慢而又持续的释放特性能够在水凝胶微球周围形成局部的高浓度，这将有助于细胞沿着PDGF-BB的浓度梯度进行定向迁移，从而实现“细胞岛屿”微球对干细胞的趋化和募集。与此同时，“细胞岛屿”微球还能通过模拟细胞外基质（ECM）促进被招募的细胞的附着和铺展。（3）我们发现“细胞岛屿”微球能够通过释放具有成软骨特性的TGF-β3诱导被招募的细胞进行定向成软骨分化。（4）我们发现“细胞岛屿”微球能够明显改善OA关节间隙狭窄，促进OA软骨损伤的修复和再生。

在本研究中，我们将通过微流控技术和自由基聚合反应制备的可注射HepMA-HAMA水凝胶微球与PDGF-BB和TGF-β3进行非共价结合，构建了一种兼具募集内源性干细胞和促进干细胞成软骨分化的“细胞岛屿”微球，为OA软骨损伤的修复和再生提供一种新策略。同时，该策略也为水凝胶微球在干细胞治疗中的应用提供了一种新思路。