DOI:10.1016/j.actbio.2020.10.037

传统的前交叉韧带（ACL）重建通常采用同种异体移植物或自体移植物，这在一定程度上具有某些局限性，例如供区并发症、活动范围减少和潜在感染。然而，一种可生物降解的合成移植物可以极大地帮助预防ACL重建后的此类限制。在这项研究中，通过对可生物降解弹性体，聚（酯氨基甲酸酯）尿素（PEUU）进行“湿式”和“干式”静电纺丝制备了人工移植物，并在大鼠模型中对其进行了体外和体内性能评估。所制备的材料分为以下四组：（1）湿PEUU人工韧带，（2）干PEUU人工韧带，（3）干聚己内酯人工韧带（PCL），和（4）自体屈趾长肌腱移植物。术后8周，湿PEUU韧带的体内抗张强度明显高于其他合成韧带。该结果与湿PEUU移植物内宿主细胞浸润的增加和炎症的减少相一致。相比之下，在PCL和干PEUU移植物中观察到的细胞浸润很少。术后4周和8周进行的显微计算机断层扫描分析显示，自体肌腱和湿PEUU组的骨隧道明显变小。湿PEUU移植物是一种合适的功能材料，其可创建出与ACL非常相似的组织。

图1：（A，B）湿静电纺丝示意图，对PEUU进行静电纺丝并同时电喷雾细胞培养基。（C）湿PEUU人工韧带，比例尺：5mm。

图2：（A）湿PEUU、干PEUU和PCL韧带的电子显微照片，比例尺：10μm。（B，C）三个工程韧带各自的双轴拉格朗日膜张力曲线。与人ACL样品相比，PCL、干和湿PEUU移植物具有更高的周向刚度（n=5）。（D）三个工程韧带的空隙率。

图3：（A，B）生物力学测试。分别于第4周和第8周以失效载荷评估每组ACL重建的功能恢复。（a）表示第4（A）和第8（B）周（n=6）失效载荷测试结果的图表。**，p＜0.001，*，p＜0.05。（C）用Masson三色染色进行组织学评估，以评估移植骨的愈合情况。第4周和第8周时Masson三色染色的代表性图像。黑色箭头：分层纤维组织，比例尺：100μm。T：肌腱，IN：骨骼与移植物之间的界面，B：骨骼。白色虚线标记每个区域的边界线。

图4：植入肌腱内的细胞浸润和血管生成，（A）HE染色中的闭合正方形（x40）是荧光血管染色观察到的感兴趣区域（ROI）。虚线框包围的区域是荧光血管染色观察到的ROI。比例尺=300μm。（B）使用在第4周和第8周从移植物-骨界面收集的组织样本，对其进行同工凝集素B4（绿色）和核DAPI染色（蓝色）的代表性免疫染色图像。原始放大倍率×100，比例尺：100μm。白色虚线标记了骨骼与肌腱/移植区之间的边界线。**，植入移植物侧。每个图像中的左下小图表示白色虚线框包围区域的高倍放大图像。原始放大倍率×200。（C，D）同工凝集素B4阳性细胞和DAPI数量的定量。在五个随机选择的高功率场中对细胞进行计数并取平均值（每组n=6）。**，p＜0.001。

图5：植入4周和8周后对III型胶原蛋白和α-SMA的免疫组织化学染色。（A）使用第4周和第8周采集的肌腱部位的组织样本得到的COL3A1（红色）和DAPI（蓝色）的代表性图像。原始放大倍率×100，比例尺=100µm。白色虚线标记了移植物和骨骼之间的界面。**，植入移植物侧。每个图像中的左下小图表示白色虚线框包围区域的高倍放大图像。原始放大倍率×200。（B）COL3A1阳性细胞数的定量（n=6）。**，p＜0.001，*，p＜0.05。（C）使用第4周和第8周采集的肌腱部位组织样本得到的αSMA（黄色）和DAPI（蓝色）代表性图像。原始放大倍率×100，比例尺=100µm，白色虚线标记了骨骼和肌腱/移植区之间的边界线。**，植入移植物侧，每个图像的左下小图表示白色虚线框包围区域的高倍放大图像。原始放大倍率×200。（D）αSMA阳性细胞数的定量（n=6）。**，p＜0.001。

图6：在每个时间点对每组进行Micro-CT扫描。（A）使用ImageJ测量轴向平面内距胫骨关节表面1.5mm深度处的骨隧道区域，下图显示了代表性的轴向显微CT图像。红色虚线圆圈显示了每个部分的骨隧道区域。比例尺=100µm，（B）第4周和第8周骨隧道区域的量化（n=6）。**，p＜0.001，*，p＜0.05。

图7：（A-D）沿移植物-骨界面的CD68+细胞和粒细胞的免疫组织化学解析。（A）使用多克隆CD68（红色）和DAPI（蓝色）对第4周从移植物-骨界面处采集的组织样品进行免疫组织化学染色的代表性图像。原始放大倍率×100，比例尺=100µm白色箭头，CD68阳性细胞。（B），CD68阳性细胞数目的定量（n=6）。**p＜0.001，*p＜0.05。（C）植入4周后，用大鼠粒细胞抗体（绿色）和DAPI（蓝色）对骨不连部位的组织样本进行免疫组织化学染色的代表性图像。原始放大倍率×100，比例尺=100µm。白色箭头，粒细胞阳性细胞，白色虚线标记了移植物与骨骼之间的界面，**，植入移植物侧。（D）粒细胞数目的定量（n=6）。**p＜0.001。（E-H）将TNFα、IL-1α、IL-1βa和IL-6的mRNA表达标准化为GAPDH，**p＜0.001，*p＜0.05。