DOI:10.1016/j.actbio.2020.10.037
傳統的前交叉韌帶（ACL）重建通常采用同種異體移植物或自體移植物，這在一定程度上具有某些局限性，例如供區并發癥、活動范圍減少和潛在感染。然而，一種可生物降解的合成移植物可以極大地幫助預防ACL重建后的此類限制。在這項研究中，通過對可生物降解彈性體，聚（酯氨基甲酸酯）尿素（PEUU）進行“濕式”和“干式”靜電紡絲制備了人工移植物，并在大鼠模型中對其進行了體外和體內性能評估。所制備的材料分為以下四組：（1）濕PEUU人工韌帶，（2）干PEUU人工韌帶，（3）干聚己內酯人工韌帶（PCL），和（4）自體屈趾長肌腱移植物。術后8周，濕PEUU韌帶的體內抗張強度明顯高于其他合成韌帶。該結果與濕PEUU移植物內宿主細胞浸潤的增加和炎癥的減少相一致。相比之下，在PCL和干PEUU移植物中觀察到的細胞浸潤很少。術后4周和8周進行的顯微計算機斷層掃描分析顯示，自體肌腱和濕PEUU組的骨隧道明顯變小。濕PEUU移植物是一種合適的功能材料，其可創建出與ACL非常相似的組織。
圖1：（A，B）濕靜電紡絲示意圖，對PEUU進行靜電紡絲并同時電噴霧細胞培養基。（C）濕PEUU人工韌帶，比例尺：5mm。
圖2：（A）濕PEUU、干PEUU和PCL韌帶的電子顯微照片，比例尺：10μm。（B，C）三個工程韌帶各自的雙軸拉格朗日膜張力曲線。與人ACL樣品相比，PCL、干和濕PEUU移植物具有更高的周向剛度（n=5）。（D）三個工程韌帶的空隙率。
圖3：（A，B）生物力學測試。分別于第4周和第8周以失效載荷評估每組ACL重建的功能恢復。（a）表示第4（A）和第8（B）周（n=6）失效載荷測試結果的圖表。**，p＜0.001，*，p＜0.05。（C）用Masson三色染色進行組織學評估，以評估移植骨的愈合情況。第4周和第8周時Masson三色染色的代表性圖像。黑色箭頭：分層纖維組織，比例尺：100μm。T：肌腱，IN：骨骼與移植物之間的界面，B：骨骼。白色虛線標記每個區域的邊界線。
圖4：植入肌腱內的細胞浸潤和血管生成，（A）HE染色中的閉合正方形（x40）是熒光血管染色觀察到的感興趣區域（ROI）。虛線框包圍的區域是熒光血管染色觀察到的ROI。比例尺=300μm。（B）使用在第4周和第8周從移植物-骨界面收集的組織樣本，對其進行同工凝集素B4（綠色）和核DAPI染色（藍色）的代表性免疫染色圖像。原始放大倍率×100，比例尺：100μm。白色虛線標記了骨骼與肌腱/移植區之間的邊界線。**，植入移植物側。每個圖像中的左下小圖表示白色虛線框包圍區域的高倍放大圖像。原始放大倍率×200。（C，D）同工凝集素B4陽性細胞和DAPI數量的定量。在五個隨機選擇的高功率場中對細胞進行計數并取平均值（每組n=6）。**，p＜0.001。
圖5：植入4周和8周后對III型膠原蛋白和α-SMA的免疫組織化學染色。（A）使用第4周和第8周采集的肌腱部位的組織樣本得到的COL3A1（紅色）和DAPI（藍色）的代表性圖像。原始放大倍率×100，比例尺=100μm。白色虛線標記了移植物和骨骼之間的界面。**，植入移植物側。每個圖像中的左下小圖表示白色虛線框包圍區域的高倍放大圖像。原始放大倍率×200。（B）COL3A1陽性細胞數的定量（n=6）。**，p＜0.001，*，p＜0.05。（C）使用第4周和第8周采集的肌腱部位組織樣本得到的αSMA（黃色）和DAPI（藍色）代表性圖像。原始放大倍率×100，比例尺=100μm，白色虛線標記了骨骼和肌腱/移植區之間的邊界線。**，植入移植物側，每個圖像的左下小圖表示白色虛線框包圍區域的高倍放大圖像。原始放大倍率×200。（D）αSMA陽性細胞數的定量（n=6）。**，p＜0.001。
圖6：在每個時間點對每組進行Micro-CT掃描。（A）使用ImageJ測量軸向平面內距脛骨關節表面1.5mm深度處的骨隧道區域，下圖顯示了代表性的軸向顯微CT圖像。紅色虛線圓圈顯示了每個部分的骨隧道區域。比例尺=100μm，（B）第4周和第8周骨隧道區域的量化（n=6）。**，p＜0.001，*，p＜0.05。
圖7：（A-D）沿移植物-骨界面的CD68+細胞和粒細胞的免疫組織化學解析。（A）使用多克隆CD68（紅色）和DAPI（藍色）對第4周從移植物-骨界面處采集的組織樣品進行免疫組織化學染色的代表性圖像。原始放大倍率×100，比例尺=100μm白色箭頭，CD68陽性細胞。（B），CD68陽性細胞數目的定量（n=6）。**p＜0.001，*p＜0.05。（C）植入4周后，用大鼠粒細胞抗體（綠色）和DAPI（藍色）對骨不連部位的組織樣本進行免疫組織化學染色的代表性圖像。原始放大倍率×100，比例尺=100μm。白色箭頭，粒細胞陽性細胞，白色虛線標記了移植物與骨骼之間的界面，**，植入移植物側。（D）粒細胞數目的定量（n=6）。**p＜0.001。（E-H）將TNFα、IL-1α、IL-1βa和IL-6的mRNA表達標準化為GAPDH，**p＜0.001，*p＜0.05。
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