骨骼有两种形成方式。对于像头骨这样的非承重骨骼，间充质干细胞直接分化为骨细胞。对于诸如股骨的承重骨，干细胞首先分化成软骨模板，然后随着时间的推移经历更多分化成骨细胞。到目前为止，使用支架创建承重骨的尝试将干细胞直接分化为骨细胞，跳过了我们体内天然存在的软骨相。“这种骨骼结构的功效尚未在轴承载荷中得到证实。在体外和体内开发的骨构建体之间存在非常差的相关性。此外，这些组织工程骨的基因表达模式与人类成人骨骼大不相同，“IIT德里纺织技术部的SourabhGhosh教授评论道。

 

　　研究小组决定通过3D生物打印软骨支架模仿软骨步骤，然后用甲状腺激素(三碘甲状腺原氨酸或T3)治疗软骨支架，激发软骨分化为骨样细胞。他们的3D打印骨显示出与天然存在的骨中发现的基因和蛋白表达相似的基因和蛋白，并且成骨分化的必需细胞信号传导途径也被上调。“当我们采用不同的策略来开发骨骼时，体内肢体骨骼发育的相似性更高，”Ghosh教授说。

 

　　软骨支架为将成为骨的细胞外基质的物质提供了合适的底物。来自IIT坎普尔生物科学和生物工程系的AmitabhaBandyopadhyay教授解释说，“骨骼的承重能力主要取决于细胞外基质的质量。在负荷骨骼中，细胞外基质占95%，而骨细胞仅占5%。因此，如果您正在尝试制造承重骨骼构造，那么最好有更多的细胞外基质。与直接由干细胞形成的骨相比，通过中间软骨过程形成的骨构建体的细胞外基质高出10倍。

 

　　干细胞、软骨需要大约三周时间生成，软骨到骨的步骤还需要两周。虽然该研究没有研究3D打印骨骼的机械特性，但Ghosh教授表示，他们的初步测试显示它比直接从干细胞分化的骨骼更强。