用于微创修复巨大肩袖撕裂的仿生双层纤维支架：材料创新与递送技术突破

针对巨大肩袖撕裂修复中传统开放手术创伤大、仿生界面重建难及微创递送技术匮乏的难题，研究人员开发了一种结合仿生双层异质纤维支架与新型微创递送系统的综合策略。该支架通过模拟肌腱-骨界面的胶原纤维结构（肌腱层含平行/卷曲纤维，骨层含随机卷曲纤维），显著促进细胞定向迁移与成骨分化；同时首创的递送系统可通过≤10 mm切口完整输送50×30 mm支架。关节镜模拟与植入实验验证了该策略的可行性与结构保持能力，为肩袖修复提供了兼具结构仿生性、功能兼容性与临床适用性的解决方案，具有重要转化价值。

　　

在运动医学与骨科领域，巨大肩袖撕裂（Massive Rotator Cuff Tear）的修复始终是一项严峻挑战。尽管治疗性关节镜手术（Therapeutic Arthroscopy）已成为微创治疗的主流手段，但如何在极小切口内将修复材料精准递送至肩关节深处，并有效重建肌腱与骨之间复杂的梯度界面（Tendon–Bone Interface），仍是未解的临床难题。传统修复材料往往难以模拟天然组织的多尺度结构，而现有递送技术又无法在微创条件下保证大尺寸支架的完整性和空间取向，导致术后再撕裂率高、功能恢复不理想。

为突破这一瓶颈，研究人员在《Materials 》期刊上发表了一项集成创新研究，通过将可定制的仿生结构支架与新型微创递送技术相结合，为巨大肩袖撕裂的修复提供了全新解决方案。该研究不仅设计出高度模拟天然胶原纤维网络的仿生支架，还首创了专用于关节镜下的递送系统，实现了从材料设计到临床应用的跨越。

研究主要采用以下关键技术方法：首先，受肩袖胶原纤维网络启发，通过静电纺丝与微图案化技术构建了双层异质纤维支架，其中肌腱层结合平行排列与卷曲纤维以引导细胞定向迁移，骨层采用随机取向卷曲纤维提供成骨拓扑信号；其次，基于临床手术需求设计了专用微创递送装置，通过≤10 mm切口将50×30 mm支架输送至关节内目标位点；最后，通过体外细胞实验（使用人肌腱干细胞）、关节镜模拟及动物植入模型验证支架生物学功能与递送可行性。

支架设计与仿生特性

研究人员首先从肩袖的胶原纤维结构中获取灵感，设计了一种双层异质纤维支架。肌腱层通过结合平行排列纤维（间距50 μm）与卷曲纤维（孔隙率36.17%、孔径30 μm），模拟天然肌腱的胶原组成与拓扑特征；骨修复层则采用随机取向的卷曲纤维，以提供促进成骨分化的物理线索。实验结果表明，该结构显著增强了肌腱干细胞的黏附、增殖与定向排列能力，优于传统无序支架。

微创递送系统的开发与验证

针对大尺寸支架难以通过小切口递送的难题，团队开发了一种专用微创递送系统。该系统可将50×30 mm的支架折叠压缩后，通过直径≤10 mm的切口精准输送至肩关节内目标位置，并在释放后恢复其原始结构与空间取向。关节镜模拟实验证实，该技术能有效保持支架的结构完整性与功能取向，解决了微创手术中材料递送的核心瓶颈。

生物学功能评估

通过体外细胞实验发现，卷曲纤维结构（36.17%孔隙率、30 μm孔径）与平行纤维排列（50 μm间距）协同促进了肌腱干细胞的定向迁移与成骨分化。与对照组相比，仿生支架显著提升了细胞外基质合成与胶原定向沉积能力，表明其具备良好的生物活性与界面修复潜力。

综合结论与临床意义

本研究通过融合仿生材料设计与微创工程技术，提出了一种针对巨大肩袖撕裂的集成修复策略。双层异质支架成功模拟了肌腱-骨界面的结构与功能梯度，而微创递送系统则突破了临床手术中的操作限制。该方案不仅具备高度的结构仿生性（Structural Biomimetics）和功能兼容性（Functional Compatibility），更展示了显著的临床转化潜力（Translational Potential），为未来组织工程产品的临床应用提供了新范式。