前交叉韧带(Anterior Cruciate Ligament,ACL)是膝关节内重要的韧带结构,损伤发病率高,且由于ACL本身的低血管化,受损后难以发生内源性愈合,需要手术介入治疗。目前,由于自体移植、同种异体移植存在来源不足、疾病传播等问题,临床对人工韧带的需求日益增加。早期,人工韧带在植入人体后因关节腔周围组织发育不良、并发症高等问题而逐步退出市场,随后出现的产品短期疗效较佳,但中远期组织无法向内生长且滑膜异物反应严重。近期,国内临床使用最广泛的是法国的LARS人工韧带,其强度较高,具有一定的孔隙率促进细胞的生长,但由于LARS人工韧带所使用的为不可吸收材料(PET),材料与骨界面、材料与材料之间磨损产生的碎屑引发关节炎等疾病,并且其在服役期持续的高强度对新生组织存在应力遮挡效应,同时其材料也不具备诱导再生形成完整自体韧带的功能。因此,尚未至今出现满足临床需求的理想的人工韧带产品。本课题为了解决已有人工韧带在植入膝关节后存在的问题,从原材料和结构着手,设计并制备了一种全可降解人工韧带。基于人自体前交叉韧带的多级结构以及前交叉韧带修复术后韧带愈合周期,设计了人工韧带的核壳结构,并选择PPDO、PGCL和PGLA三种可降解聚酯纤维为原材料。通过分析人工韧带的不同组分配比以及编织结构对其力学性能的影响与作用机制,优选核层为6根6股编织束、壳层单层的人工韧带。在生物力学性能方面,当PPDO、PGCL与PGLA组分配比为6:4:2与4:6:2时,试样的断裂强度分别为(110.88±2.08)和(102.97±2.70)MPa,杨氏模量分别为(116.37±2.85)和(114.01±6.05)Mpa,均大于人自体ACL,在接近人自体ACL断裂强度下的弹性回复率分别为(67.86±1.45)%和(66.29±0.13)%,优于商用人工韧带。结果表明,该结构人工韧带在经历突然且快速的模拟生理活动后可恢复原长,且往复拉伸后人工韧带的应力松弛率均低于7%,具有突出的抗应力松弛性能,能维持膝关节功能的稳定性。同时,人工韧带循环拉伸500次后的断裂强度仍远高于人自体ACL,具有优异的抗疲劳性能。在降解性能方面,基于体外升温加速模拟,结果表明:在体外50℃加速条件下12-36 d(近似体内温度8-24周)内PGCL与PGLA逐渐降解,降解速率与组织再生速率(6-24周)基本匹配,为组织长入提供空间。并且,由于多组分材料降解的不同时性,减缓了单位时间内酸性降解产物的堆积,降低人工韧带植入部位产生炎症反应的风险。降解过程中,人工韧带的力学性能会发生衰减,断裂强力下降,但均大于韧带愈合周期内对于人工韧带最低断裂强力的要求,断裂强力下降速度基本满足组织再生速度。在生物相容性方面,细胞相容性和组织相容性的测试结果表明,细胞能在人工韧带支架上黏附与增殖,且细胞活力高、生长形态良好,全可降解人工韧带无细胞毒性。皮下植入3周后人工韧带支架内部组织无明显炎症反应,材料周围组织颜色与正常组织接近,存在胶原组织浸润,具有良好的组织相容性。综上所述,核层为6根6股编织束、壳层单层的人工韧带为更理想的人工韧带结构,具有优异的力学性能和生物相容性,适宜的降解性能,基本满足临床对人工韧带性能的需求,为后续研究全可降解人工韧带的原位降解性能与组织再生匹配性奠定了理论与实验基础。