聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）人工韧带表面纳米生物陶瓷涂层的制备及生物学性能研究

Anterio cruciate ligament (ACL) injury is one of the most common and challenging issues clinically. Polyethylene terephthalate (PET) artificial ligament has been used as an alternative source for treating some acute and serious cases of ACL injuries. However, the major drawbacks of PET artificial ligaments are their insufficient surface hydrophilicity and bioactivity which hinder their osseointegration, resulting in poor mechanical anchorage in the bone tunnel after implantation. Traditional modification method on PET artificial ligament has drawbacks like unsatisfactory effect, inhomogeneous surface. Pulsed laser deposition (PLD) is a technique specially utilized to prepare uniformly nano-sized ceramic coatings on the substrates. Ispired by the extraordinary osteoconductivity and bioactivity of bioaceramic, this project is to prepare nano-sized bioceramic coatings on PET artificial ligament grafts by PLD. The aim of this project is to investigate the effect of bioceramic coating with different coating thickness,crystallinity or particle size on the in vitro osteogenic differentiation of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) and in vivo osseointegration effect for goat ACL reconstruction. The significance of this project is that the study will establish a viable method to potentially solve the issues of insufficient osseointegration of PET artificial ligament for ACL reconstruction.

膝关节前交叉韧带（ACL）损伤是临床骨科运动创伤中最常见且最具挑战性的问题之一。虽然聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terepthalate,PET）人工韧带为修复严重的ACL损伤提供了一种比较优越的方法，但是目前临床应用的PET人工韧带仍然未有效解决移植物骨愈合的问题，其中一个主要原因在于PET人工韧带表面亲水性和生物活性较差。传统PET人工韧带表面修饰方法存在涂层不均匀以及成骨效果欠佳等问题。目前，激光脉冲沉积方法(PLD)是一种常用的制备均匀纳米级别涂层的方法，另外受生物陶瓷的优越成骨性能的启发，本项目拟通过PLD技术在PET材料表面制备生物陶瓷涂层，进一步研究不同涂层厚度、结晶度及晶粒大小对骨髓间充质干细胞黏附、增殖及成骨分化的影响。采用山羊ACL重建模型试验探索该陶瓷涂层对体内移植物骨愈合的影响。本项目将为解决PET人工韧带“移植物骨愈合不良”提供新方法。

膝关节前交叉韧带（ACL）损伤是临床骨科运动创伤中最常见且最具挑战性的问题之一。虽然聚对苯二甲酸乙二醇酯（polyethylene terepthalate,PET）人工韧带为修复严重的ACL损伤提供了一种比较优越的方法，但是目前临床应用的PET人工韧带仍然未有效解决移植物骨愈合的问题，其中一个主要原因就在于PET人工韧带表面亲水性和生物活性较差从而阻碍有效的移植物骨愈合。受生物玻璃的优越的成骨性能的启发，本项目的目的是通过激光脉冲沉积方法(PLD)在PET人工韧带表面制备生物玻璃涂层。PLD是一种常用的制备均匀纳米级别陶瓷涂层的方法。本项目将为解决骨科生物材料领域中人工韧带“移植物骨愈合不良”提供新方法。最后，体外研究表明，纳米生物玻璃（BG）修饰的PET移植物促进rBMSCs的附着和增殖，并显着促进HIF-1α基因表达，上调成骨相关基因（S100A10，BMP2，OCN） 和血管生成相关基因（VEGF）。 同时，Cu-BG / PET移植物在移植物-骨界面处促进新骨再生，并且降低移植物-骨界面宽度，从而增强山羊模型中的结合强度以及血管生成（如CD31表达所示）。 研究表明，含Cu的生物玻璃材料显着促进大动物骨缺损修复中的成骨和血管生成，从而为利用含Cu纳米生物玻璃改性PET移植物提供了一种有前途的ACL重建方法。