Xiaohua Yu , Paulos Y. Mengsteab , Ganesh Narayanan , Lakshmi S. Nair ,d,e, Cato T. Laurencin ,d,e,f,g,*

a Connecticut Convergence Institute for Translation in Regenerative Engineering, University of Connecticut Health, Farmington, CT 06030, USA

b Raymond and Beverly Sackler Center for Biological, Physical and Engineering Sciences, University of Connecticut Health, Farmington, CT 06030, USA

c Department of Orthopedic Surgery, University of Connecticut Health, Farmington, CT 06030, USA

d Department of Biomedical Engineering, University of Connecticut, Storrs, CT 06269, USA

e Department of Materials Science and Engineering, University of Connecticut, Storrs, CT 06269, USA

f Department of Chemical and Biomolecular Engineering, University of Connecticut, Storrs, CT 06269, USA

g Department of Reconstructive Sciences, University of Connecticut Health, Farmington, CT 06030, USA

1. 引言

前交叉韧带（ACL）是人体膝关节最常见的易损韧带。由于血管形成能力有限，韧带损伤后愈合速度缓慢且效果较差，因此需要进行手术干预。每年在美国进行的ACL重建手术超过2.5 × 105次，医疗系统每年的成本约为180亿美元[1]。目前治疗方法包括使用患者自己的髌骨或半腱肌肌腱（自体移植物）或同种异体移植物[2-4]。与使用自体移植物相关的局限性包括有限的可获得性和潜在的供体部位的发病率。同种异体移植物可能会传播疾病，并有可能引起对宿主不利的免疫原性反应。基于碳纤维、聚对苯二甲酸乙二酯（Leeds-Keio韧带）、聚丙烯（Kennedy韧带增强器）和聚四氟乙烯（Gore-Tex®）合成的不可降解替代品效果有限，并存在应力遮挡、疲劳、蠕变和磨损的碎片，最终会导致骨关节炎和滑膜炎[5-11]。这些合成的替代物作为义肢，并不是用来再生天然ACL组织的。因此，迫切需要开发一种替代治疗策略，促使韧带组织再生。我们初步进行的体外和小动物研究已经证明了开发生物工程化的和可生物降解的三维（3D）支架以支持韧带再生的可行性 [12,13]。

我们首先研究了不同的合成高分子纤维对开发3D构建体的适用性[14]。在研究各种不同的可生物降解的和生物相容性合成聚合物中，选择左旋聚乳酸（PLLA）纤维是由于其结构的完整性和长期的优异机械性能，以及美国食品和药品管理局（FDA）对聚合物临床应用的许可[15]。支架的3D结构在细胞向内生长和组织再生中起着至关重要的作用，并且需要具有与天然ACL类似的可控孔径、集成孔和机械性能[16]。……