前交叉韧带(ACL)是人体膝关节的重要纤维结构，在稳定身体和传递力量方面起着至关重要的作用。目前，体育运动中前交叉韧带(ACL)损伤的发生率不断上升，由于前交叉韧带供血有限，缺乏近端血管，损伤后自愈能力较差，严重影响患者的运动能力和生活质量。聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）人工韧带由于其具有与天然韧带相匹配的力学性能被广泛的应用于前交叉韧带重建术(ACLR)中。但是，PET的生物惰性阻碍移植物-宿主界面的骨整合，提高其表面生物活性并实现牢固的骨整合极为重要。
近日，武汉理工大学戴红莲团队联合武汉理工大学涂溶教授、华山医院陈天午博士首次采用磁控溅射技术在PET人工韧带表面沉积双离子时序释放涂层促进移植物-宿主界面血管神经化骨整合。磁控溅射技术沉积速度快，涂层均匀致密、界面结合强度高。早期释放的镁离子可促进神经血管再生，内层长期释放的锶离子可促进成骨细胞活性，抑制破骨细胞的形成，双离子协同作用有效加快PET移植物-骨整合进程。因此，以促进骨隧道和PET人工韧带界面神经和血管生成实现移植物-骨整合的策略为临床上重建ACL提供了新方法，为多维度调节与加快术后PET移植物-骨整合提供了新思路。相关工作以“Magnetron Sputtering Dual-Ion Sequential Release Coating on PET Artificial Ligament Promotes Vascular Nerve Regeneration and Graft-Bone Integration”为题发表在Advanced Functional Materials期刊。
图1 Mg/Sr-PET双离子时序释放促进神经血管再生和移植物-骨整合设计策略 
图2：Mg/Sr-PET的相关表征，经修饰后的PET韧带亲水性得到显著改善，表面涂层平整光滑元素分布均匀，通过超声能量考察涂层稳定性良好，实现镁锶两种离子时序性释放。
图3 SD大鼠ACLR后Mg/Sr-PET早期促进神经和血管再生。建立SD大鼠ACLR模型评估体内早期神经和血管生成情况，CD31和β3-Tubulin免疫荧光染色结果表明，相比之下Mg/Sr-PET更能显著促进早期神经和血管生成。
图4 SD大鼠ACLR后Mg/Sr-PET促进骨腱界面处新骨生成。建立SD大鼠ACLR模型评估移植物-骨整合情况，HE和Masson切片染色结果发现，相比之下，12周时Mg/Sr-PET组界面处有大量新的骨组织且长入到移植物内部，纤维组织较少，移植物与骨界面融合效果良好。
图5 SD大鼠ACLR后Mg/Sr-PET加快移植物-骨整合进程。影像学评估骨隧道内新生骨情况。结果表明，相比之下，12周时，Mg/Sr-PET组胫骨和股骨的骨隧道面积显著减小，骨修复效率最高，新骨数量最多，结果表明早期神经血管再生对后续骨组织生成有积极作用，显著加快移植物-骨整合进程。综上所述，本研究基于早期神经和血管再生在新骨生成中发挥的重要调控作用，利用磁控溅射技术设计了一种镁、锶离子时序性释放材料修饰PET人工韧带。经过修饰后的PET韧带在早期可以促进骨腱界面处神经发生和血管生成，随后促进骨组织生成，两种时序释放的两种生物活性离子协同作用加快PET韧带移植物-骨整合进程，为临床上ACL重建术后加快恢复进程提供重要的新思路。武汉理工大学硕士研究生吴未与博士研究生夏禹豪为论文共同第一作者。武汉理工大学戴红莲教授、涂溶教授及华山医院运动学科陈天午博士为该论文的共同通讯作者。本研究受到国家自然科学基金、深圳市基础研究重点项目等项目资助。原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202410389
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