目前人工韧带与组织工程韧带的研究现状

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1、目前人工韧带与组织工程韧带的研究现状【摘要】交叉韧带损伤后，由于其愈合能力较差，因此长期以来，对重建交叉韧带使用材料的研究从未停止过。本文主要对细胞因子在组织工程学韧带中的应用、基因转染技术在组织工程韧带研究中的应用、组织工程韧带附丽的基础研究，骨和组织工程韧带之间的愈合关系作了较详细介绍。另外，对人工合成韧带、胶原支架韧带也作了概述。【关键词】人工韧带；组织工程韧带交叉韧带损伤后愈合能力极差，目前临床重建交叉韧带使用的材料包括自体移植物、异体移植物和人工合成材料。自体和异体移植物重建交叉韧带依然是目前的主流选择，常见的自体髌腱或半腱肌移植具有较高的强度，在附丽位点能够获

2、得骨骨或腱骨愈合。但对自体供区会继发膝前疼痛、髌腱炎、髌下脂肪垫挛缩、相应部位髌骨骨折、绳肌缺失等并发症。异体髌腱、跟腱、阔筋膜材料存在来源少、免疫排斥反应、生物长入延迟甚至传播疾病的危险[1~2]。因此，长期以来，人工韧带的研究从未停止。而近年来，组织工程技术重建交叉韧带的实验也成了新的研究热点。1人工合成韧带人工韧带的研究与临床应用　　经历了漫长的曲折过程。人工韧带具有无供区并发症、使用方便、早期康复、无疾病传播危险等许多明显优势。理想的材料，应该具备持续高强度、耐磨损、无组织反应等基本特性，并具有正常韧带的功能，同时允许有生理排列、再生新韧带倾向的组织逐渐长入。

3、然而，完全符合上述条件的人工韧带尚未面世。自上世纪60年代，人工韧带已经进入临床应用。70年代后的20年，有多种类型的人工韧带被植入体内。其中有许多著名的产品，包括GoreTex，LeedsKEio，Kennedy等。在材料选择上，完全合成的碳纤维韧带，因在关节和淋巴内释放磨损颗粒，引起显著的炎性反应。此后，以碳支架结合胶原或聚酯、聚四氟乙烯纤维束合成的聚合物，临床成功率均不高[3]。涤纶和聚丙烯等带孔的纤维织物，理论上允许周围组织迁移长入，再生具有功能的韧带，同样因不可吸收而引发显著的慢性炎症反应，引起移植物失败和断裂。在纤维织物上种植成纤维细胞后虽然可再植入体内，

4、但减少炎症反应的作用有限。对这些合成的永久支架组织学研究显示类似瘢痕和肉芽肿。不是正常韧带的有序胶原纤维。对早期应用人工韧带的随访研究并未显示优良结果，主要问题是早期的组织反应和晚期的磨损、松弛与断裂。因此，在经历了20年的发展后，人工韧带的应用趋于沉寂。然而，近年来LARS(ligamentadvancedrEInforcementsystem)聚酯韧带的近期优良结果受到了关节镜与骨科运动医学领域的重视。在设计上，该韧带除了具备000~000N的抗拉强度外，其将关节内部分以多根平行纤维排列，允许扭转和纤维长入。近期随访研究结果十分令人鼓舞：无明显滑膜炎反应，早期恢复运动

5、，与金标准BPB的对照研究显示了相同的疗效(2年)。同时，对植入体内韧带进行的活检以及体外的实验均表明其具有较好的组织相容性且人工纤维之间有组织长入。目前，国内也已开始使用LARS韧带，我们建议使用者应该明确地知道人工韧带的优缺点，严格掌握适应证，并密切关注其远期疗效的观察结果。　　2胶原支架韧带　　在认识到合成韧带的持久、不降解性质后，实验人员开始进一步研究生物学支架，其中大多数为胶原支架。使用胶原支架的韧带重建，已经产生特定位点重新塑形、在隧道附丽点成骨、韧带样过渡区及关节内区域韧带样胶原排列的可喜效果。也有人以胶原纤维或在胶原纤维上种植成纤维细胞，试图再生新韧带。这

6、些方法的主要缺陷为胶原支架是异源的，具有相似的相关并发症。组织工程韧带Cao等[4]在无胸腺裸鼠皮下种植带有小牛肌腱成纤维细胞的聚乙醇酸支架，再生的新肌腱力学特性类似于正常小牛肌腱力学特性。Ibarra等[5]采用相似的技术，将从小牛交叉韧带提取的成纤维细胞种植在聚乙醇酸支架上后，再种植于裸鼠背部皮下，几周后再生出韧带样结构。在这两项研究中，随时间推移，再生组织似乎获得了与正常韧带和肌腱类似的大体和组织学特性。Ibarra[5]将两种不同细胞种植在聚乙醇酸上，在裸鼠模型上再生出韧带和骨的复合结构，该结构的中央部分为韧带样组织，最初种植小牛骨膜细胞的两端形成骨样组织，并经特

7、定的组织学茜素红染色证实，X线分层拍片证实有矿化。这些研究提示我们能够以患者自身细胞和合成的生物降解聚合物支架，再生自体组织。.1细胞因子在组织工程学韧带中的应用韧带损伤后，存在于局部环境中的细胞因子，对于激发序列性炎症、增生和重新塑形来说是十分重要的。以细胞因子如表皮生长因子(epidermalgrowthfactor，EGF)、血小板衍生生长因子(plateletdervedgrowthfactor，PDGF)和成纤维细胞生长因子(fibroblastgrowthfactor，FGF)处理的韧带细胞，其增殖速度比未处理的