零界面双相纳米纤维支架原位重建肩袖腱-骨止点结构

Rotator cuff tear is among the most common soft tissue injuries that occur at the shoulder. Despite advancements in surgical repair techniques, rotator cuff repairs experience a high rate of failure because of fibrous scar tissue regeneration with obvious inferior biomechanical characters. It is the focus of study to increase the tendon-bone healing effect or to change the manner of tendon-bone healing. In previous studies regarding tendon-bone healing following rotator cuff repair, it was observed that implanting electrospun fibrous membranes or filling the tendon-bone interfaces with calcium phosphate-based osteoinductive materials could enhance tendon-bone healing. The purpose of this study is to fabricate poly lactic acid-dicalcium silicate zero-interface biphasic nanofibrous scaffolds (PLA-CS) and to evaluate the adhesion characteristic of the scaffolds for fibroblasts and osteoblasts in vitro, as well as to investigate the effect of PLA-CS on the healing of tendon to bone in a rat model of chronic rotator cuff tear. We hypothesize that PLA-CS would have excellent cellular compatibility and local application of PLA-CS would reconstruct the multi-tissue transition structure of the rotator cuff tendon-to-bone insertion site. It is expected that we will get more profound knowledge regarding the enhancing effect of PLA-CS, its mechanism and clinical application value.

肩袖损伤是肩部最常见的软组织损伤之一。目前主要的肩袖修补手术术后腱-骨止点处多为瘢痕愈合，生物力学强度下降，往往导致肩袖再撕裂,手术远期效果欠佳。通过研究肩袖腱骨止点的组织构成和愈合过程，我们发现改变腱-骨愈合方式，促进腱-骨止点多层组织结构的重建是促进愈合的关键。前期实验结果证实在肩袖腱-骨界面植入电纺纳米纤维膜和含钙生物材料可增加腱-骨间Sharpey纤维、纤维软骨以及钙化纤维软骨的连接愈合。因此，本研究拟利用电纺技术构建聚乳酸-硅酸钙零界面双相纳米纤维支架（PLA-CS），观察体外环境中PLA-CS两个相面分别与人真皮成纤维细胞、大鼠成骨细胞的生物相容性，探讨其是否可促进两种细胞的增殖生长；构建大鼠陈旧性肩袖损伤模型，探讨原位植入PLA-CS能否改变腱-骨愈合的方式，促进腱-骨止点多层结构的重建。我们希望通过上述方法最终可在体内促进腱-骨止点的愈合，增强腱-骨止点结构的生物力学强度。

肩袖损伤是肩部最常见的病变之一，常需要手术治疗。近年来，虽然肩袖修补术有着长足进步，术后的再撕裂率和并发症的发生率仍然相当高，肩袖与骨的愈合能力较差是造成术后再撕裂率偏高的主要原因。肩袖损伤后，腱-骨止点的结构破坏，修补后的肌腱与骨的愈合只能形成纤维疤痕组织，从而容易再次损伤。本研究为了探究腱-骨愈合与内环境和生物材料的关系，利用零界面双相纳米纤维支架原位在腱-骨愈合处诱导腱-骨愈合中胶原纤维增生和骨长入，了解纳米纤维支架在肌腱与骨的愈合中的作用，观察肩袖修补和重建中的腱-骨愈合情况，寻找促进愈合的新型生物材料方法加强腱-骨愈合的微结构再生。.我们利用电纺构建有机-无机结合的零界面双相纳米纤维膜（BFM）。纤维表面附着羟基磷灰石纳米颗粒 （nHA-PLLA），聚乳酸纤维层（PLLA）促进肌腱纤维合成。取新西兰白兔建立肩袖损伤模型，植入双相膜，术后不同时段取材进行生物力学、影像学、形态学和相关基因表达的检测，评估其诱导腱-骨愈合的能力。.通过体外和体内试验，我们发现双相纳米纤维膜显著增加了腱-骨愈合处纤维软骨的生成，胶原纤维排列也优于单极纤维膜。与对照组相比，双极膜促进骨的生成，并且在术后12周时有较强的极限负荷和刚度。双相纳米纤维膜可以显著促进肌腱与骨的愈合和重塑，在腱-骨愈合处同时诱导纤维增生和骨长入，诱导纤维软骨生成，增强愈合强度。零界面双相纳米纤维膜是在肩袖损伤中可用于加强愈合强度的生物合成材料，对临床工作中提高肩袖损伤的治疗效果具有重要的意义。