細胞~賦予韌帶“彈性新生”

運動員的噩夢 —— 韌帶損傷與傳統修復的困境

　　在競技體育的殘酷法則下，傷病如同突如其來的風暴，瞬間便能吞噬球場上的光芒。這一次風暴的中心，是凱裡·歐文。2025年3月4日，在獨行俠與國王的比賽中，歐文在突破中與瓦蘭對撞，落地後遭遇左膝反關節扭傷，確診ACL撕裂，將面臨9-12個月的康復期，這對33歲老將而言無異于職業生涯的懸崖。

　　前交叉韌帶（ACL）撕裂是運動員最恐懼的傷病之一，傳統自體韌帶移植雖為最佳治療方法，卻面臨供體部位疼痛、功能受損等風險；而市售的 PET 人工韌帶，又因生物相容性差、骨整合不足，術後高失敗率讓醫生頭疼。在《Profiled Polyethylene Terephthalate Filaments ...》中，研究者開發了一種結合膠原(Collagen)、磷酸鈣(CaP)的異形截面PET人工韌帶，並應用ATMS動態培養系統類比體內力學環境，顯著提升了韌帶細胞的再生能力，為運動醫學開闢了新路徑。

異形纖維 + 生物塗層的 "黃金組合"

　　採用熔融紡絲技術製造了O、I、Y、＋（十字）四種異形截面PET纖維其中Y型截面纖維結合膠原塗層(PET/C) 展現出最佳的細胞增殖（圖2b）和粘附能力（圖2c, d），為細胞提供了更大的接觸面積和利於營養物質傳輸的毛細結構。

ATMS訓練人工韌帶

　　為了模擬韌帶在體內的受力環境，研究團隊使用了ATMS Boxer™ 動態培養系統（圖3b）。將接種了MSCs的PET/C人工韌帶置於該系統中，施加週期性單軸拉伸（1 Hz頻率，10%應變，每天2小時，持續3或7天）。

　　這種力學刺激進一步放大了膠原塗層的促韌帶分化作用。拉伸組(PET/C+S)相比靜態培養組(PET/C)，關鍵韌帶基因（SCX, EGR1, TNC, COL3A1, COL1A1）的表達在拉伸3天或7天后均顯著提升（圖3c）。這證明ATMS提供的生理性力學刺激能有效協同生物材料，在體外定向誘導MSCs向韌帶細胞分化。

體內驗證：效果卓越

　　在兔子膝內側副韌帶(MCL)加固重建模型中，植入3個月後，新型 PET/C/CaP 韌帶組韌帶化程度高，結構接近天然韌帶，纖維間隙細胞及膠原基質更豐富（圖4）；骨隧道內骨表面密度和體積密度顯著高於對照組（LARS®）（圖5b-c）；移植物最大拉出失效載荷達68 N，顯著高於對照組的48.67 N（圖5d）。

　　該研究成功開發了一種結合異形Y型纖維設計、膠原塗層、CaP摻入的新型PET人工韌帶，並且應用ATMS動態培養技術在體外證實了生理性力學刺激（10%應變，1Hz）能有效協同膠原塗層，顯著促進MSCs的韌帶特異性分化。體內實驗進一步驗證了該移植物在促進韌帶化和骨整合方面的卓越性能。

　　未來，ATMS系統有望進一步推動功能性人工韌帶從實驗室向臨床轉化，結合3D生物列印與動態力學培養，定制化的人工韌帶能更快、更牢固地重建運動功能，賦予韌帶“彈性新生”，為運動醫學領域的韌帶重建提供更優化的解決方案。