华山医院高性能人工韧带研究成果入选中国2023年度重要医学进展
来源：复旦大学附属华山医院运动医学科
作者：陈世益
4月21日，中国医学科学院在2024年中国医学发展大会上发布了《中国21世纪重要医学成就》和《中国2023年度重要医学进展》。其中，复旦大学附属华山医院陈世益教授团队的高性能人工韧带研究成果，作为中国骨科与运动医学领域的成果，入选《中国2023年度重要医学进展》。
该进展聚焦我国学者在2023年度取得的重要成果，这些成果对当下和未来具有重要影响，具有较高的国际关注度或应用潜力。遴选通过多维量化与广义内容评价相结合的方式，构建了基于学术影响力、同行认可度等关键分析指标评价体系，经过分学部多维分析、量化计算以及学部评议，最终筛选出43项重要医学进展。
人工韧带重建前交叉韧带技术是国际热点，可以避免取腱并发症，具有创伤更小、强度更高、恢复更快的优势。人工韧带重建使得早期康复重返运动成为可能，对职业运动员和运动爱好者来说意义重大。
目前国际上使用的新一代人工韧带是由PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）材料编织，在中国已经有20多年的临床应用历史。理想的人工韧带材料需要具有强度高、粘弹性适中、耐摩擦抗疲劳和生物诱导性强的特点。PET材料由于缺乏力学粘弹性、生物诱导性弱等缺点，会增加手术难度。此外，由于PET材料的惰性，在腱骨愈合方面能力较差，有可能导致骨隧道扩大和移植物失败。
以往通过对PET材料表面改性，一定程度上能改善这些缺陷，但是复合涂层材料在临床应用中具有不稳定性。至今尚未有腱骨结合的强而持久的高性能移植物。本研究携手复旦大学彭慧胜院士团队共同合作，历时七年不懈探索和研究，通过多层面、多维度的反复实验和论证，终于取得了突破性进展，寻找到一种更加理想的人工韧带新材料。
2023年5月4日，复旦大学附属华山医院运动医学科陈世益教授作为共同通讯作者、万方作为共同第一作者在《自然》（Nature）子刊《自然纳米科技》（Nature Nanotechnology）上发表了题为Hierarchical helical carbon nanotube fibre as a bone-integratinganterior cruciate ligament replacement（《骨整合型多级螺旋碳纳米管纤维用于前交叉韧带移植》）的研究论文。该论文在新一代高强度可整合人工韧带的原创概念、实验设计、动物实验、组织学、生物力学测试、稿件写作和审阅等方面作出重要贡献。
该研究中，课题组制备了一种新型的取向碳纳米管纤维材料，通过模拟韧带的天然多级取向性结构，进行仿生组装，将碳纳米管从纳米尺度制备成宏观尺度的碳纳米管韧带移植物，并且保留了高强度、耐磨、粘弹性适中的特性，此外，纤维之间形成的纳米、微米通道使得碳纳米管韧带表面积远高于传统移植物，更具有强大的骨诱导能力。
通过体外和体内实验证实，与PET韧带相比，碳纳米管韧带移植物具有更加优秀的生物力学性能，能够兼顾生物诱导性，通过多条信号通路激活自体骨组织再生长。兔实验术后13周时，韧带与骨有充分结合，骨道缩小41.9%，最大拔出力是PET韧带的1.4倍，碳纤维韧带的3.6倍。超过21月的羊实验观察证实碳纳米管韧带能够充分恢复关节稳定性，让实验羊能够正常跑跳。
人工韧带自从发明以来，由于材料和设计缺陷等各种原因，在临床应用上一直有争议。复旦大学附属华山医院运动医学团队在陈世益教授的带领下，20多年来突破常规、逆流而上、勇于创新、敢于实践，积累了世界最大数量的人工韧带基础科研和临床实践的证据和经验，多次在国际舞台上发声，越来越多国家的医生与学者对人工韧带研究与应用产生浓厚兴趣。
我国运动医学要达到世界领先水平，要敢于弯道超车，而这离不开我国独有的人工韧带技术实践经验的积淀。该研究在人工韧带发展历史上具有里程碑意义，是一项具有高价值、高认可度的重要医工结合成果，如果碳纳米管人工韧带能在产学研医的紧密合作下顺利进入临床应用，无疑将引领人工替代材料实现革命性突破。
高性能人工韧带研究成果被列入《中国2023年度重要医学进展》不仅彰显了华山医院运动医学在人工韧带研究领域的重要学术影响力，更是对我国运动医学和骨科事业发展的有力推动与鼓舞。
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