CN106726006A - 仿生韧带及仿生韧带系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种仿生韧带及仿生韧带系统。所述仿生韧带包括：主体部，所述主体部包括多孔膜和多条纤维线，所述主体部为由多孔膜卷绕形成的具有空腔的圆筒形状，所述多条纤维线固定于所述多孔膜上，所述多条纤维线中的至少一条纤维线大致沿着与所述主体部的长度方向相同的方向延伸；以及分支部，所述分支部从所述主体部的长度方向上的两端部延伸出，且所述分支部与所述主体部相连，所述分支部的远离所述主体部的自由端部能够沿径向外侧弯曲，使得所述分支部的所述自由端部彼此分开。本申请的仿生韧带既能够促进新生组织长入，促进骨隧道‑仿生韧带的三维融合，还能够维持仿生韧带的力学衰减和新生韧带力学递增的平衡，从而提供稳定的力学支撑。

Description

仿生韧带及仿生韧带系统

技术领域

本申请涉及一种仿生韧带及仿生韧带系统，属于生物医学领域。

背景技术

韧带是连接关节相邻两骨之间或软骨之间的致密纤维结缔组织束或结缔组织膜，由弹性纤维及胶原纤维交织而成。韧带抗拉力强，并具有一定的弹性，能够维持关节的稳定，并限制其超越生理范围的活动。在日常生活和体育活动中，韧带损伤的几率很高，直接导致关节连接不稳定、滑膜炎、关节积水等问题，已经成为不可忽视的健康问题。

由于韧带的自我修复能力很差，临床上常用的治疗方法包括自体移植、同种或异种肌腱移植和采用人工韧带等，其中自体肌腱移植应用最广，并取得了良好的临床效果，但也会造成供区病损的不良影响。同种或异种肌腱移植也存在疾病传播、免疫排斥等问题，而且生物移植物会经历组织坏死、血管重建、细胞增殖和塑形成熟“韧带化”的过程，导致移植物强度明显下降，影响术后效果。

随着合成材料的发展，临床上开始大量使用人工韧带。例如：采用碳纤维、聚四氟乙烯、聚丙烯、PET纤维制备得到的人工韧带。但该类人工韧带多为编织结构，导致结构过于严密，材料不可降解，生物相容性较差，新组织很难长入或难以实现包裹材料起到抗拉抗摩擦作用。且随长时间的摩擦、拉伸运动，人工韧带容易劳损断裂。并且，如果人工韧带上没有新的韧带组织生成以替代人工韧带，最终会导致人工韧带断裂，人工韧带摩擦劳损产生的纤维碎屑物会残留在关节内造成明显的异物排斥反应，导致严重的滑膜炎、关节炎等问题。

另外，可降解吸收的人工韧带越来越备受关注，如市场上的LC韧带，虽然能够避免异物存留和降低排斥反应，但可降解吸收材料与肌腱生物力学特性不同，其降解时力学性能的急剧下降远远快于新肌腱的形成速度，不利于肌腱的修复和功能的维持，并且手术后两三年由于材料疲劳容易出现断裂。

还有，现有的人工韧带产品材料单一，很难模拟人体韧带复杂的解剖结构，无法最大程度实现功能替代。由于与现有的人工韧带与骨隧道的结合点少且融合难，容易会导致韧带从骨隧道中脱离。并且力学稳定性无法控制，导致骨隧道与人工韧带融合困难。

发明内容

发明要解决的问题

本申请的目的在于提供一种仿生韧带及仿生韧带系统。该仿生韧带既能够促进新生组织长入，促进骨隧道-仿生韧带的三维融合，还能够维持仿生韧带的力学衰减和新生韧带力学递增的平衡，从而提供稳定的力学支撑。

用于解决问题的方案

本申请提供一种仿生韧带，所述仿生韧带包括：

主体部，所述主体部包括多孔膜和多条纤维线，所述主体部为由多孔膜卷绕形成的具有空腔的圆筒形状，所述多条纤维线固定于所述多孔膜上，所述多条纤维线中的至少一条纤维线大致沿着与所述主体部的长度方向相同的方向延伸；以及

分支部，所述分支部从所述主体部的长度方向上的两端部延伸出，且所述分支部与所述主体部相连，所述分支部的远离所述主体部的自由端部能够沿径向外侧弯曲，使得所述分支部的所述自由端部彼此分开。

根据本申请的仿生韧带，所述主体部与所述分支部一体成型；并且

所述分支部包括所述多孔膜和所述多条纤维线，所述多条纤维线中的至少一条纤维线大致沿着与所述分支部的长度方向相同的方向延伸。

根据本申请的仿生韧带，所述多条纤维线分成多个纤维线组，所述纤维线组大致彼此平行，并且

所述主体部的在相邻的所述纤维线组之间的部分设置有贯通所述主体部的通透孔。

根据本申请的仿生韧带，所述多条纤维线中的至少一条纤维线的起始端与终止端分别位于所述多孔膜的在所述主体部的长度方向上的两端部处且分别与该两端部相连。

根据本申请的仿生韧带，所述多条纤维线中的至少一条纤维线的起始端与终止端分别位于所述多孔膜的在所述分支部的长度方向上的自由端部处且分别与所述自由端部相连。

根据本申请的仿生韧带，所述主体部和所述分支部均包括骨修复膜，或者仅所述主体部包括骨修复膜，

在所述主体部和/或所述分支部中，所述骨修复膜从外侧包覆于所述多孔膜，并且

所述多条纤维线使所述多孔膜与所述骨修复膜固定在一起。

根据本申请的仿生韧带，所述主体部至少包括分别包覆于所述多孔膜的在所述主体部的长度方向上的两端部的第一骨修复膜和第二骨修复膜，所述第一骨修复膜与所述第二骨修复膜在所述主体部的长度方向上彼此分隔开。

根据本申请的仿生韧带，所述第一骨修复膜与所述第二骨修复膜之间的在所述主体部的长度方向上的最小间距为1cm至5cm，优选为2cm至4cm。

根据本申请的仿生韧带，所述分支部的数量为2个至4个，和/或

相邻的两个所述分支部的根部之间的在所述主体部的周向上的距离为0cm至4cm，或者相邻的两个所述分支部的根部在所述主体部的周向上部分层叠。

根据本申请的仿生韧带，所述仿生韧带还包括从所述分支部的所述自由端部延伸出的多条牵引线。

根据本申请的仿生韧带，所述多孔膜为类细胞外基质多孔膜。

优选地，所述类细胞外基质多孔膜包括纳米纤维膜。更优选地，所述纳米纤维膜由可降解材料制成，进一步优选地，所述可降解材料包括聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、壳聚糖、乳酸-羟基乙酸共聚物、海藻酸、海藻酸盐、胶原、明胶、硫酸软骨素、透明质酸、纤维蛋白、改性纤维素的一种或两种以上的组合。

根据本申请的仿生韧带，所述骨修复膜由无机化合物和高分子材料复合得到；优选地，所述无机化合物包括磷酸钙类化合物，所述高分子材料包括可降解的高分子材料；更优选地，所述磷酸钙类化合物包括羟基磷灰石、磷酸三钙、含锶硫酸钙中一种或两种以上的组合，所述可降解的高分子材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乙交酯、明胶、胶原、壳聚糖类及其衍生物、海藻酸类及其衍生物、蚕丝蛋白中的一种或两种以上的组合。

根据本申请的仿生韧带，所述纤维线由不可降解纤维材料制成，优选地，所述不可降解纤维材料包括蚕丝纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维中的一种或两种以上的组合。

本申请提供一种仿生韧带系统，所述仿生韧带系统包括本申请的仿生韧带以及将所述仿生韧带固定于骨隧道内的固定装置。

根据本申请的仿生韧带系统，所述固定装置能够在所述仿生韧带的主体部的两端部处将所述仿生韧带固定于所述骨隧道内。

所述固定装置包括挤压帽和挤压螺钉，所述挤压帽从所述主体部的长度方向上的两端部插入所述主体部的空腔，所述挤压螺钉能够通过螺纹配合和/或过盈配合紧固于所述挤压帽内。

优选地，所述挤压帽的外部形状为大致圆台形的形状。

根据本申请的仿生韧带系统，所述挤压螺钉的材料包括钛合金、聚乳酸、聚芳醚酮类化合物中的一种或两种以上的组合，优选地，所述聚芳醚酮类化合物包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮或聚醚醚酮酮中的一种或两种以上的组合。

根据本申请的仿生韧带系统，所述挤压帽的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、硅胶、聚芳醚酮类化合物中的一种或两种以上的组合，优选地，所述聚芳醚酮类化合物包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮或聚醚醚酮酮中的一种或两种以上的组合。

发明的效果

本申请的仿生韧带具有良好的力学性能，同时质地柔软，具有多孔结构，有利于组织长入。

进一步地，本申请的仿生韧带系统能够形成三维固定，使得仿生韧带与骨隧道充分接触，从而诱导人体自身韧带组织的生长，具有良好的固定及修复效果，且能够减少人工韧带的力学损失。

附图说明

图1是根据本申请的一实施方式的仿生韧带的示意图，其中仅示出了仿生韧带的半部。

图2是根据本申请的另一实施方式的仿生韧带的示意图，其中仅示出了仿生韧带的半部。

图3是根据本申请的又一实施方式的仿生韧带的示意图，其中仅示出了仿生韧带的半部。

图4是根据本申请的又一实施方式的仿生韧带的示意图，其中仅示出了仿生韧带的半部。

图5是仿生韧带的再一实施方式的仿生韧带系统的示意图，其中仅示出了该放生韧带的半部以及一组挤压帽和挤压螺钉。

图6是实验羊的左膝关节在植入人工韧带一年后的动物解剖图。

图7是实验羊的左膝关节在植入人工韧带一年后解剖得到的新生组织图。

图8是实验羊的左膝关节在植入人工韧带一年后解剖得到的半月板与实验羊的右膝关节解剖得到的半月板的对比图。

附图标记说明

1主体部 11多孔膜 12骨修复膜 13纤维线 2分支部 3牵引线 4挤压帽 5挤压螺钉。

具体实施方式

以下将结合说明书附图来说明根据本申请的一实施方式的仿生韧带系统的具体结构。

如图1至图4所示，图1为根据本申请的一实施方式的仿生韧带的示意图，在图1中，仅示出了仿生韧带的半部。图2是根据本申请的另一实施方式的仿生韧带的示意图，在图2中，仅示出了仿生韧带的半部。图3和图4是根据本申请的又一实施方式的仿生韧带的示意图，在图3和图4中，仅示出了仿生韧带的半部。本实施方式中图1至图4的仿生韧带的另一半部与所示出的半部对称。图2、图3、图4中标号与图1相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。

(仿生韧带的具体结构)

以下结合图1至图4来说明仿生韧带的具体结构。

在一种具体的实施方式中，如图1所示，该仿生韧带具有大致圆筒状的主体部1、从主体部1的长度方向上的两端部延伸出的分支部2(在本实施例中，分支部2的个数为2个)以及从分支部2的自由端部延伸出的牵引线3。在本实施方式中，主体部1具有在长度方向上贯穿整个主体部1的空腔，该空腔用于配合下述的固定装置。所述分支部2是指在主体1的两端形成的类似花瓣的结构。

其中，主体部1包括多孔膜11和多条纤维线13，主体部1为由多孔膜11卷绕形成的具有空腔的圆筒形状，多条纤维线13固定于多孔膜11上，多条纤维线13中的至少一条纤维线13大致沿着与主体部1的长度方向相同的方向延伸；可以显著增强多孔膜11在纤维线13延伸方向上的力学性能。优选地，多条纤维线13中的至少一条纤维线13沿着与主体部1的长度方向相同的方向延伸。优选地，主体部的长度为6cm至15cm，优选为8cm至12cm。

分支部2从主体部1的长度方向上的两端部延伸出，且分支部2与主体部1相连，分支部2的远离主体部1的自由端部能够沿径向外侧弯曲，使得分支部2的自由端部彼此分开。设置分支部2的作用是使仿生韧带两端形成中空的开口，方便下述的固定装置插入仿生韧带的空腔进行固定，这样即可以使仿生韧带固定得更牢固，还可以增加仿生韧带与骨隧道的接触面积，促进骨隧道-人工韧带三维的融合。本申请中，对分支部2的数量不进行限定，可以根据具体情况进行设置，优选地，分成2个至4个分支部2。

纤维线13通过上下穿刺的方式(例如：缝纫的方式)固定于多孔膜11上。具体而言，纤维线13包括主线和辅助线，主线和辅助线分别分布于多孔膜11的两面，并在多孔膜11内发生交错。交错是描述线与线之间关系。当A线与B线发生交错，是指在两线相接处，A、B线发生缠绕。所述主线和辅助线均由纤维丝构成。优选地，所述辅助线经过加捻处理；所述辅助线的捻度为10～100。对辅助线进行加捻处理，能够使纤维线13较好地贴合到电纺纤维膜主体上，获得良好的贴合性。主线可以进行加捻处理，或者不进行加捻处理，主线进行加捻处理后，能提高主线的受力能力。另外，如图1所示，在本实施方式中，多条纤维线13中的至少一条纤维线13的起始端与终止端分别位于多孔膜11的在主体部1的长度方向上的两端部处且分别与该两端部相连。

在本实施方式中，多条牵引线3从分支部2的与主体部1分离的自由端部延伸出，该牵引线3用于将仿生韧带牵引到骨隧道的适当位置以及方便韧带的固定。

在另一种具体的实施方式中，如图2所示，主体部1与分支部2一体成型；并且，分支部2也包括多孔膜11和多条纤维线13，多条纤维线13中的至少一条纤维线13大致沿着与分支部2的长度方向相同的方向延伸。可以显著增强多孔膜11在纤维线13延伸方向上的力学性能。优选地，多条纤维线13中的至少一条纤维线13沿着与分支部2的长度方向相同的方向延伸。

纤维线13为不可降解纤维线13。多条纤维线13被分成多个纤维线13组，本申请对纤维线13组的数量不进行限定，可以根据具体情况进行设置，优选地，分成2个至4个纤维线13组，且各纤维线13组大致平行地延伸；优选地，各纤维线13组平行地延伸。主体部1的在相邻的纤维线13组之间的部分设置有贯通主体部1的通透孔。设置通透孔能够有利于多孔膜11两面间的营养交换，促进新生组织长入。

可以通过在主体部1的长度方向上的两端部处，在各纤维线13组之间的间隙沿长度方向剪开主体部1来形成这两个分支部2，但是应当保证形成分支部2之后不会影响主体部1的各部分的结构。优选地，分支部2的数量为2个至4个，相邻的两个分支部2的根部之间的在主体部1的周向上的距离为0cm至4cm，或者相邻的两个所述分支部2的根部在所述主体部的周向上部分层叠。本实施方式中，相邻的两个分支部2的根部之间的在主体部1的周向上的距离为0cm。本申请中，“主体部1的周向上”意指所述主体部1的端部的圆周上。

另外，本实施方式中，多条纤维线13中的至少一条纤维线13的起始端与终止端分别位于多孔膜11的在分支部2的长度方向上的自由端部处且分别与该自由端部相连。

在另一种具体的实施方式中，如图3和图4所示，主体部1包括骨修复膜12，在主体部1中，骨修复膜12从外侧包覆于多孔膜11，并且多条纤维线13使多孔膜11与骨修复膜12固定在一起。通过将多孔膜11和骨修复膜12层叠而成的层叠体卷曲成圆筒形状来形成该主体部1。

在形成圆筒状的主体部1中，多孔膜11构成主体部1的径向内侧部分，骨修复膜12构成主体部1的径向外侧部分并且从主体部1的径向外侧包覆于多孔膜11。在本实施方式中，骨修复膜12仅包覆于多孔膜11的在主体部1的长度方向上的两端部。在主体部1中穿刺有多条纤维线13，通过多条纤维线13使多孔膜11与骨修复膜12牢固地连接在一起。

多条纤维线13中的至少一条纤维线13大致沿着与主体部的长度方向相同的方向延伸，多条纤维线13通过以上述方式将多孔膜11和骨修复膜12进行复合，能够增强仿生韧带的力学性能，例如可以增强仿生韧带长度延伸方向上的力学性能。另外，多孔膜11和骨修复膜12复合后的硬度适中，并且容易折叠和卷制成圆筒形状。

一般而言，可以对辅助线进行加捻处理，能够使得纤维线13与多孔膜11和骨修复膜12能够更好的贴合在一起，辅助线的捻度例如可以是10-100。当辅助线的捻度在10-100之间时，能够具有更好的贴合性，使得制备得到的仿生韧带在植入人体时，具有更高的舒适度。如果辅助线的捻度高于100，则贴合性会下降，给加工过程造成困难，如果辅助线的捻度低于10，则贴合性能不佳。

另外，构成主线和辅助线的纤维丝的直径在0.01mm以下，从而使得纤维线13与多孔膜11和骨修复膜12具有更好的贴合性。如果纤维丝的直径在0.01mm以上时，纤维丝的强度较高，使得贴合性下降，并且会增加异物感。

进一步地，在本实施方式中，骨修复膜12包括第一骨修复膜12和第二骨修复膜12。第一骨修复膜12和第二骨修复膜12分别包覆于多孔膜11的在主体部1的长度方向上的两端部，并且第一骨修复膜12与第二骨修复膜12在主体部1的长度方向上彼此分隔开一定的距离。优选地，该距离为1cm至5cm、优选为2cm至4cm。根据人体生理结构设置的该距离能够使得骨修复膜12正好处于骨隧道中，能够促进自身韧带的修复与生长。

采用骨修复膜12，由于骨修复膜12的成分与自体骨的成分类似，能够加快自体骨细胞的粘附与生长，有利于自体韧带系统的修复与再生。并且，多孔膜11具有类细胞外基质的多孔结构，通过采用多孔膜11与骨修复膜12的复合，更有利于细胞的长入。

(固定装置的具体结构)

图5是仿生韧带的再一实施方式的仿生韧带系统的示意图，其中仅示出了该仿生韧带的半部以及一组挤压帽和挤压螺钉。图5中标号与图1至4相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。

以下结合图5来说明固定装置的具体结构。

在本实施方式中，固定装置能够在仿生韧带的主体部1的两端部处将仿生韧带固定于骨隧道内，该固定装置包括挤压帽4和挤压螺钉5。

挤压帽4的外部形状为大致圆台形的形状以方便插入骨隧道中，挤压帽4的内部设置有螺纹孔，该螺纹孔设置有内螺纹；优选地，挤压帽4的外部形状为圆台形。当使用固定装置进行固定时，使两个挤压帽4的直径较小的部分从仿生韧带的主体部1的长度方向上的两端部插入主体部1的空腔内。

挤压螺钉5设置有与挤压帽4的内螺纹对应配合的外螺纹。当使用固定装置进行固定时，在挤压帽4插入上述空腔之后，能够通过螺纹配合和过盈配合两种方式将挤压螺钉5紧固于挤压帽4内，从而使得挤压帽4牢固地固定于骨隧道内并进一步将仿生韧带牢固地固定于骨隧道内。

本申请固定装置与仿生韧带之间是三维固定的，能够增加仿生韧带与骨隧道之间的充分接触，诱导人体自身韧带组织的生长，并且具有良好的固定效果。并且，通过挤压帽4和挤压螺钉5的配合使用，可以减少挤压螺钉5对仿生韧带的剪切，进而减少仿生韧带的力学损失。

(仿生韧带系统的具体结构)

仿生韧带系统可以包括上述的仿生韧带以及将上述仿生韧带固定于骨隧道内的上述固定装置。

以下将具体说明上述仿生韧带系统的各组成部分的化学组分以及制备方法。

(多孔膜的材料及制备方法)

多孔膜11可以为类细胞外基质多孔膜。细胞外基质(extracellular matrixc,ECM)，是由动物细胞合成并分泌到胞外、分布在细胞表面或细胞之间的大分子，主要是一些多糖和蛋白，或蛋白聚糖。这些物质构成复杂的网架结构，支持并连接组织结构、调节组织的发生和细胞的生理活动。细胞外基质是动物组织的一部分，不属于任何细胞。它决定结缔组织的特性，对于一些动物组织的细胞具有重要作用。

而类细胞外基质多孔膜，其具有与细胞外基质类似的结构，使得所制备得到的仿生韧带更加接近人体韧带复杂的解剖结构，实现功能替代。选用类细胞外基质多孔膜有利于细胞的长入，进一步包埋承力的不可降解纤维，减少不可降解纤维的磨损，同时实现自体韧带系统的修复与再生，满足力学的要求。

具体地，类细胞外基质多孔膜包括：纳米纤维膜，优选地，该纳米纤维膜可以由可降解材料制成，更优选地，可降解材料包括聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、壳聚糖、乳酸-羟基乙酸共聚物、海藻酸、海藻酸盐、胶原、明胶、硫酸软骨素、透明质酸、纤维蛋白、改性纤维素的一种或两种以上的组合。优选地，纳米纤维膜可以通过静电纺丝的方法制备得到。

(骨修复膜的材料)

骨修复膜12可以由无机化合物和高分子材料复合得到；优选地，无机化合物包括磷酸钙类化合物，高分子材料包括可降解的高分子材料；更优选地，磷酸钙类化合物包括羟基磷灰石、磷酸三钙、含锶硫酸钙中一种或两种以上的组合，可降解的高分子材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乙交酯、明胶、胶原、壳聚糖类及其衍生物、海藻酸类及其衍生物、蚕丝蛋白中的一种或两种以上的组合。

(纤维线的材料)

纤维线13由不可降解纤维材料制成，优选地，不可降解纤维材料包括蚕丝纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维中的一种或两种以上的组合。其中，蚕丝纤维和聚酯纤维的降解速度很慢，在本申请中，将其归于不可降解纤维材料的范畴。

(固定装置的材料)

挤压螺钉5的材料包括钛合金、聚乳酸、聚芳醚酮类化合物中的一种或两种以上的组合，优选地，聚芳醚酮类化合物包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮或聚醚醚酮酮中的一种或两种以上的组合。

挤压帽4的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、硅胶、聚芳醚酮类化合物中的一种或两种以上的组合，优选地，聚芳醚酮类化合物包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮或聚醚醚酮酮中的一种或两种以上的组合。

以下将具体说明上述仿生韧带系统的应用。

本申请还提供一种根据本申请的仿生韧带系统在韧带修复中的应用。具体在手术操作时，牵拉牵引线3，从而露出仿生韧带的分支部2，将挤压帽4放入仿生韧带分支部2的根部的中心，沿着仿生韧带的主体部1的空腔挤入骨隧道中，然后将挤压螺钉5拧入挤压帽4中。

实施例

下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限定本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

实施例1

<聚乳酸纳米纤维膜的制备>

采用六氟异丙醇溶解聚乳酸，配置质量浓度为10％的静电纺丝溶液，将静电纺丝溶液加入注射器中，并连接微量泵前管和喷丝针头，设定纺丝电压25kV，溶液推进速度10mL/h，接收距离30cm。电纺结束后将获得的电纺膜片放置在鼓风干燥箱中50℃干燥5h，然后浸泡在75％酒精1h后置于干燥箱干燥50℃过夜得到聚乳酸纳米纤维膜。

<复合>

选用45根(1簇)的PET纤维丝制成的纤维线，通过缝纫的方式，将所述纤维线固定于聚乳酸纳米纤维膜上，得到复合膜。其中，一条纤维线由1簇的PET纤维丝制成，4条纤维线为一个纤维线组，同一纤维线组中的纤维线延伸方向相同，共缝上1个纤维线组。

<仿生韧带制备>

将上述的复合膜以纤维线的延伸方向为轴进行卷曲，并通过卷绕缝合来形成具有空腔的仿生韧带的主体部，其中纤维线的延伸方向与所述主体部的长度方向相同，在仿生韧带的主体部的两端沿着纤维线组的方向进行裁剪，使得从仿生韧带的主体部的长度方向上的两端部分别延伸出3个分支部，且在每个分支部上设置牵引线，得到仿生韧带，仿生韧带的主体部的长度为6cm。

<仿生韧带系统的制备>

选用聚醚醚酮棒材，利用五轴机加工设备制备出相匹配的挤压帽和挤压螺钉。然后把仿生韧带和由挤压帽和挤压螺钉组成的固定装置组合起来，得到仿生韧带系统。挤压帽能够从仿生韧带的主体部的长度方向上的两端部插入仿生韧带的主体部的空腔，挤压螺钉能够通过螺纹配合和过盈配合两种方式紧固于挤压帽内。

实施例2

<聚己内酯纳米纤维膜的制备>

采用六氟异丙醇溶解聚己内酯，配置质量浓度为10％静电纺丝溶液，将静电纺丝溶液加入注射器中，并连接微量泵前管和喷丝针头，设定纺丝电压28.5kV，溶液推进速度8mL/h，接收距离30cm。电纺结束后将获得的电纺膜片放置在鼓风干燥箱中50℃干燥5h，然后浸泡在75％酒精1h后置于干燥箱干燥50℃过夜得到聚己内酯纳米纤维膜。

<复合>

选用25根(1簇)的PET纤维丝制成的纤维线，通过缝纫的方式，将所述纤维线固定于聚己内酯纳米纤维膜上，得到复合膜。其中，一条纤维线由1簇的PET纤维丝制成，2条纤维线为一个纤维线组，同一纤维线组中的纤维线延伸方向相同，相邻纤维线组之间的距离为1cm，共缝上4个纤维线组，4个纤维线组彼此平行。

<仿生韧带的制备>

将上述的复合膜以纤维线的延伸方向为轴进行卷曲，并卷绕缝合形成具有空腔的仿生韧带的主体部，其中纤维线的延伸方向与所述主体部的长度方向相同，在仿生韧带的主体部的两端沿着纤维线组的方向进行裁剪，使得仿生韧带的主体部的两端各分叉有2个分支部，且在每个分支部上设置牵引线，得到仿生韧带，仿生韧带的主体部的长度为12cm。

<仿生韧带系统的制备>

选用聚醚醚酮棒材，利用五轴机加工设备制备出相匹配的挤压帽和挤压螺钉。然后把仿生韧带和由挤压帽和挤压螺钉组成的固定装置组合起来，得到仿生韧带系统。挤压帽能够从仿生韧带的主体部的长度方向上的两端部插入仿生韧带的主体部的空腔，挤压螺钉能够通过螺纹配合和过盈配合两种方式紧固于挤压帽内。

实施例3

<L-聚乳酸纳米纤维膜的制备>

采用六氟异丙醇溶解L-聚乳酸，配置质量浓度为20％的静电纺丝溶液，将静电纺丝溶液加入注射器中，并连接微量泵前管和喷丝针头，设定纺丝电压35kV，溶液推进速度2.5mL/h，接收距离30cm。电纺结束后将获得的电纺膜片放置在鼓风干燥箱中50℃干燥5h，然后浸泡在75％酒精1h后置于干燥箱干燥50℃过夜得到L-聚乳酸纳米纤维膜。

<骨修复膜的制备>

采用六氟异丙醇溶解L-聚乳酸，配置质量浓度为8％的L-聚乳酸溶液，然后在L-聚乳酸溶液中加入羟基磷灰石粉末，且聚乳酸和羟基磷灰石的质量比为5:2，在转速为1500rpm下搅拌30分钟，导入表面皿中，常温下风干，得到骨修复膜。

<复合>

选用50根(1簇)的PET纤维丝制成的纤维线，通过缝纫的方式，利用所述纤维线将聚L-聚乳酸纳米纤维膜和第一骨修复膜、第二骨修复膜复合，得到复合膜。其中，一条纤维线由1簇的PET纤维丝制成，10条纤维线为一个纤维线组，同一纤维线组中的10条纤维线的延伸方向相同，相邻纤维线组之间的距离为1cm，缝上4个纤维线组，4个纤维线组彼此平行，并且第一骨修复膜与第二骨修复膜之间的间距为5cm。

<仿生韧带的制备>

将上述的复合膜以纤维线的延伸方向为轴进行卷曲，并通过卷绕缝合来形成具有空腔的仿生韧带的主体部，其中纤维线的方向延伸与所述主体部的长度方向相同，在仿生韧带的主体部的两端沿着纤维线组的方向进行裁剪，使得从仿生韧带的主体部的长度方向上的两端部延伸出4个分支部(每端部延伸出2个分支部)，且在每个分支部上设置牵引线，得到仿生韧带，仿生韧带的主体部的长度为12cm。

<仿生韧带系统的制备>

选用聚醚醚酮棒材，利用五轴机加工设备制备出相匹配的挤压帽和挤压螺钉。然后把仿生韧带和由挤压帽和挤压螺钉组成的固定装置组合起来，得到仿生韧带系统。挤压帽能够从仿生韧带的主体部的长度方向上的两端部插入仿生韧带的主体部的空腔，挤压螺钉能够通过螺纹配合和过盈配合两种方式紧固于挤压帽内。

实施例4

<聚己内酯纳米纤维膜的制备>

采用六氟异丙醇溶解聚己内酯，配置质量浓度为15％的静电纺丝溶液，将静电纺丝溶液加入注射器中，并连接微量泵前管和喷丝针头，设定纺丝电压35kV，溶液推进速度10mL/h，接收距离30cm。电纺结束后将获得的电纺膜片放置在鼓风干燥箱中50℃干燥5h，然后浸泡在75％酒精1h后置于干燥箱干燥50℃过夜得到聚己内酯纳米纤维膜。

<骨修复膜的制备>

采用六氟异丙醇溶解明胶和L-聚乳酸，配置质量浓度为12％的L-聚乳酸-明胶溶液，然后在L-聚乳酸-明胶溶液中加入羟基磷灰石粉末，且明胶和L-聚乳酸的混合物与羟基磷灰石的质量比为5:1，在转速为1000rpm下搅拌40分钟，导入表面皿中，常温下风干，得到骨修复膜。

<复合>

选用30根(1簇)的PET纤维丝制成的纤维线，通过缝纫的方式，利用纤维线将聚己内酯纳米纤维膜和第一骨修复膜、第二骨修复膜复合，得到复合膜。其中，一条纤维线由1簇PET纤维丝制成，10条纤维线为一个纤维线组，同一纤维线组中的10条纤维线的延伸方向相同，相邻纤维线组之间的距离为1cm，缝上3个纤维线组，3个纤维线组彼此平行，并且第一骨修复膜与第二骨修复膜之间的间距为4cm。

<仿生韧带的制备>

将上述的复合膜以纤维线的延伸方向为轴进行卷曲，并通过卷绕缝合来形成具有空腔的仿生韧带的主体部，其中纤维线的方向延伸与所述主体部的长度方向相同，在仿生韧带的主体部的两端沿着纤维线组的方向进行裁剪，使得从仿生韧带的主体部的长度方向上的两端部延伸出4个分支部(每端部延伸出2个分支部)，且在每个分支部上设置牵引线，得到仿生韧带，仿生韧带的主体部的长度为6cm。

<仿生韧带系统的制备>

选用聚醚醚酮棒材，利用五轴机加工设备制备出相匹配的挤压帽和挤压螺钉。然后把仿生韧带和由挤压帽和挤压螺钉组成的固定装置组合起来，从而得到仿生韧带系统。挤压帽能够从仿生韧带的主体部的长度方向上的两端部插入仿生韧带的主体部的空腔，挤压螺钉能够通过螺纹配合和过盈配合两种方式紧固于挤压帽内。

动物实验

采用实施例1的人工韧带系统进行动物实验，术前将人工韧带系统中的人工韧带及固定装置进行灭菌处理。

取3只羊，分别通过肌肉注射3.5％戊巴比妥钠溶液麻醉后，选择后腿的左膝关节作为实验组，屈膝90°，去除前交叉韧带。用电钻沿前交叉韧带从胫骨端向股骨端钻孔，胫骨和股骨均钻通，利用辅助植入装置将人工韧带植入股骨的骨隧道中。然后利用牵引器牵引人工韧带的牵引线将人工韧带的一端从胫骨骨隧道拉出，屈膝30°，将人工韧带与股骨骨隧道、胫骨骨隧道分别用固定装置进行固定，固定后剪掉两端外露的多余的人工韧带，缝合膝关节，术后自由活动。后腿的右膝关节不作处理，作为对照组。

术后一年将羊无痛处死，对后腿的左膝关节和右膝关节进行解剖。解剖左膝关节(实验组)发现纳米纤维膜基本降解完毕，并且新生组织包裹不可降解纤维，左膝关节(实验组)和右膝关节(对照组)两侧半月板对比无肉眼可见区别，关节液的量、颜色均与正常关节无肉眼可见的区别。表明本申请实施例1的人工韧带系统具有良好的修复效果。

同样地，对本申请实施例2-4制备得到的人工韧带系统进行上述动物实验，本申请实施例2-4制备得到的人工韧带系统具备与实施例1相同或更优的技术效果。因此，本申请的人工韧带系统能够用于韧带修复，并且具有很好的修复效果。

Claims (17)

1.一种仿生韧带，其特征在于，所述仿生韧带包括：

主体部，所述主体部包括多孔膜和多条纤维线，所述主体部为由多孔膜卷绕形成的具有空腔的圆筒形状，所述多条纤维线固定于所述多孔膜上，所述多条纤维线中的至少一条纤维线大致沿着与所述主体部的长度方向相同的方向延伸；以及

分支部，所述分支部从所述主体部的长度方向上的两端部延伸出，且所述分支部与所述主体部相连，所述分支部的远离所述主体部的自由端部能够沿径向外侧弯曲，使得所述分支部的所述自由端部彼此分开。

2.根据权利要求1所述的仿生韧带，其特征在于，所述主体部与所述分支部一体成型；并且

所述分支部包括所述多孔膜和所述多条纤维线，所述多条纤维线中的至少一条纤维线大致沿着与所述分支部的长度方向相同的方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的仿生韧带，其特征在于，所述多条纤维线分成多个纤维线组，所述纤维线组大致彼此平行，并且

所述主体部的在相邻的所述纤维线组之间的部分设置有贯通所述主体部的通透孔。

4.根据权利要求1所述的仿生韧带，其特征在于，所述多条纤维线中的至少一条纤维线的起始端与终止端分别位于所述多孔膜的在所述主体部的长度方向上的两端部处且分别与该两端部相连。

5.根据权利要求2所述的仿生韧带，其特征在于，所述多条纤维线中的至少一条纤维线的起始端与终止端分别位于所述多孔膜的在所述分支部的长度方向上的自由端部处且分别与所述自由端部相连。

6.根据权利要求1至5任一项所述的仿生韧带，其特征在于，所述主体部和所述分支部均包括骨修复膜，或者仅所述主体部包括骨修复膜，

在所述主体部和/或所述分支部中，所述骨修复膜从外侧包覆于所述多孔膜，并且

所述多条纤维线使所述多孔膜与所述骨修复膜固定在一起。

7.根据权利要求6所述的仿生韧带，其特征在于，所述主体部至少包括分别包覆于所述多孔膜的在所述主体部的长度方向上的两端部的第一骨修复膜和第二骨修复膜，所述第一骨修复膜与所述第二骨修复膜在所述主体部的长度方向上彼此分隔开。

8.根据权利要求7所述的仿生韧带，其特征在于，所述第一骨修复膜与所述第二骨修复膜之间的在所述主体部的长度方向上的最小间距为1cm至5cm，优选为2cm至4cm。

9.根据权利要求1至8任一项所述的仿生韧带，其特征在于，

所述分支部的数量为2个至4个，和/或

相邻的两个所述分支部的根部之间的在所述主体部的周向上的距离为0cm至4cm，或者相邻的两个所述分支部的根部在所述主体部的周向上部分层叠。

10.根据权利要求1至9任一项所述的仿生韧带，其特征在于，

所述仿生韧带还包括从所述分支部的所述自由端部延伸出的多条牵引线。

11.根据权利要求1至10任一项所述的仿生韧带，其特征在于，所述多孔膜为类细胞外基质多孔膜，

优选地，所述类细胞外基质多孔膜包括纳米纤维膜，更优选地，所述纳米纤维膜由可降解材料制成，进一步优选地，所述可降解材料包括聚氨酯、聚乳酸、聚己内酯、聚乙醇酸、聚甲基丙烯酸甲酯、壳聚糖、乳酸-羟基乙酸共聚物、海藻酸、海藻酸盐、胶原、明胶、硫酸软骨素、透明质酸、纤维蛋白、改性纤维素的一种或两种以上的组合。

12.根据权利要求6至11任一项所述的仿生韧带，其特征在于，所述骨修复膜由无机化合物和高分子材料复合得到；优选地，所述无机化合物包括磷酸钙类化合物，所述高分子材料包括可降解的高分子材料；更优选地，所述磷酸钙类化合物包括羟基磷灰石、磷酸三钙、含锶硫酸钙中一种或两种以上的组合，所述可降解的高分子材料包括聚乳酸、聚己内酯、聚乙交酯、明胶、胶原、壳聚糖类及其衍生物、海藻酸类及其衍生物、蚕丝蛋白中的一种或两种以上的组合。

13.根据权利要求1至12任一项所述的仿生韧带，其特征在于，所述纤维线由不可降解纤维材料制成，优选地，所述不可降解纤维材料包括蚕丝纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维中的一种或两种以上的组合。

14.一种仿生韧带系统，其特征在于，所述仿生韧带系统包括权利要求1至13中任一项所述的仿生韧带以及将所述仿生韧带固定于骨隧道内的固定装置。

15.根据权利要求14所述的仿生韧带系统，其特征在于，所述固定装置能够在所述仿生韧带的主体部的两端部处将所述仿生韧带固定于所述骨隧道内，

所述固定装置包括挤压帽和挤压螺钉，所述挤压帽从所述主体部的长度方向上的两端部插入所述主体部的空腔，所述挤压螺钉能够通过螺纹配合和/或过盈配合紧固于所述挤压帽内，

优选地，所述挤压帽的外部形状为大致圆台形的形状。

16.根据权利要求15所述的仿生韧带系统，其特征在于，所述挤压螺钉的材料包括钛合金、聚乳酸、聚芳醚酮类化合物中的一种或两种以上的组合，优选地，所述聚芳醚酮类化合物包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮或聚醚醚酮酮中的一种或两种以上的组合。

17.根据权利要求15或16所述的仿生韧带系统，其特征在于，所述挤压帽的材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、硅胶、聚芳醚酮类化合物中的一种或两种以上的组合，优选地，所述聚芳醚酮类化合物包括聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚醚酮、聚醚酮醚酮酮或聚醚醚酮酮中的一种或两种以上的组合。