椎間盤退變機制及修復生物工程支架研究進展 *

腰痛已成為中老年，甚至青年人群中的常見疾病。在一項涉及204 個國家365 種疾病的研究中，發現腰痛是影響人類傷殘調整生命年的主要原因之一

。長期的腰痛嚴重影響病人生活質量，增加了醫療、經濟和社會負擔。椎間盤源性腰痛是腰痛的主要病因，占可歸因性病例的26%～42%

。

本節驗證算法在不同信噪比下的成像性能.其中距離向采樣率為0.8、方位向采樣率為0.7.圖8為不同信噪比條件下的成像結果，圖9為不同信噪比下成像結果熵值以及對比度值.

近年來隨著微創椎間盤手術的廣泛開展和深入研究，微創手術治療腰椎間盤突出已逐漸成為當前主流。微創術式的創新和發展在一定程度上減少了手術創傷，然而手術理念仍以摘除椎間盤、緩解根性疼痛為主，卻無法阻止、延緩和修復椎間盤退變。目前臨床上仍無針對椎間盤退變機制的根治方法。椎間盤退變最終的病理變化是盤內細胞減少、細胞外基質含量下降，因此椎間盤再細胞化策略是研究椎間盤根治方法的熱點。生物工程支架搭載細胞是再細胞化策略的核心。近20 年來，各類椎間盤修復相關的生物工程支架報道逐漸增多，從單一天然高分子支架，到合成高分子混合支架，再到脫細胞支架，這些支架在椎間盤退變修復方面表現出了較大的潛力

。支架可為細胞提供三維生存空間、可傳導椎間盤力學、可搭載激活細胞的活性因子利于椎間盤退變修復。椎間盤修復相關生物工程支架包括髓核修復支架、纖維環修復支架和全椎間盤修復支架，各類支架有其各自特點。本文擬對椎間盤退變機制和這些支架的特點及適用性進行總結和綜述。

一、腰椎間盤退變的發生機制

腰椎間盤退行性病變常始于髓核 (nucleus pulposus,NP)，具體表現為髓核含水量下降、髓核細胞衰老、死亡，細胞代謝失衡等。隨著退變加重，可表現為纖維環撕裂、鈣化、血管神經異常長入和終板硬化，以及椎間盤突出，椎間隙高度下降，椎間關節結構改變，最終導致一系列臨床癥狀。

如圖10所示，當正向及反向分別加載至AB和A′B′段卸載時，卸載路線分別沿12和1′2′進行，卸載剛度分別取K12和K1′2′；采用擬合法對卸載點12和1′2′之間的所有實測數據進行擬合，分別得到正向加載AB和反向加載A′B′段所有數據點的卸載剛度K12和K1′2′；然后再對各階段所有卸載剛度進行無量綱化處理并采用冪函數進行非線性回歸擬合，分別得到K12/K0與Δ1/(+Δm)及K1′2′/K0′與Δ1′/(-Δm)之間的非線性關系曲線，如圖11所示。

1. 髓核退變的發生機制

髓核由NP 細胞和細胞外基質構成。細胞外基質(extracellular matrix, ECM) 由高度水合的蛋白多糖及松散的膠原網絡組成，富有彈性和膨脹性，發揮著椎間盤間營養輸送及減壓、支撐脊柱的作用。退變髓核表現為NP 細胞減少、ECM 含量降低等多重改變。

（1）細胞衰老與髓核退變

制造業企業的運輸正在漸漸被現代物流技術影響著，在車輛技術方面，為了提升運輸服務質量和運輸效率，載貨汽車不斷向著專用化、大型化方向發展。拖掛運輸車輛和甩掛運輸車輛得到了快速發展。在車身方面，低貨臺汽車得到了快速發展，主要是為了方便裝貨和卸貨。又能做到裝貨方便，卸貨方便，運輸效率高，并且車輛自重輕的當然是用于配送的箱式貨車。另外，各種專用貨運車輛也得到了進一步發展。

氧化損傷也參與髓核退變。椎間盤內的活性氧(reactive oxygen species, ROS) 主要由NP細胞產生，當NP 細胞退變程度加重時，ROS 產生增加。ROS通過氧化損傷線粒體膜和細胞膜，導致線粒體功能及細胞膜變形能力下降，最終增加NP 細胞死亡率。此外ROS 氧化損傷，還可抑制NP 細胞增殖周期，加速細胞衰老。髓核細胞衰老產生ROS 引起的氧化損傷會進一步加速細胞死亡，加重椎間盤髓核退變。

對標管理是企業精細化管理的重要組成部分，也是企業對標工作的關鍵。合成分廠將吸取經驗教訓，在今后的工作中，將對標管理在實踐中的應用進行重點完善和改進，及時總結、及時分析、及時調整，持續改進和提高。

髓核退變時，細胞分泌能力不足，ECM 含量降低。研究表明椎間盤內硫酸軟骨素含量與年齡呈負相關，而硫酸軟骨素減少會導致聚集蛋白聚糖與透明質酸聚集減少，影響椎間盤的機械強度，加速退變

。同時，ECM 中II 型膠原水解增加、基質蛋白含量降低，水合作用減弱，椎間盤的生物力學性能下降。此外，ECM 中脂質和基質降解產物堆積，脂褐素和氧化基質蛋白沉積，最終使透明膠凍狀的髓核呈現為黃棕色的纖維組織，髓核失去彈性而硬化。

膠原作為細胞外基質的主要成分，具有低免疫原性，植入后炎癥反應和細胞毒性反應弱，生物安全性高。以膠原為基礎原料交聯形成的混合水凝膠支架，具有良好的生物相容性和可降解性，可用于作髓核修復支架。但單一的膠原水凝膠支架，易被酶降解、穩定性不足，機械性能弱。膠原與其他高分子成分交聯，形成混合水凝膠支架可增加支架穩定性、提高支架搭載細胞的性能，常用于與膠原交聯的物質有硫酸軟骨素 (CS)、殼聚糖(Chi)、透明質酸 (HA) 等。Zhou 等

將II 型膠原(Col)與CS按1:2.7 混合，加入0.02%京尼平促交聯，將脂肪干細胞移植到水凝膠支架后，發現髓核細胞增加，ECM 合成增加。Suo 等

應用膠原和殼聚糖結合，形成混合水凝膠支架，發現2% (m/v)/2% (m/v) Col/Chi支架在24 小時內降解率最低，抗拉伸強度最大，同時具備密集且均勻的孔隙，適合搭載細胞修復髓核。髓核細胞外基質主要成分為II 型膠原，以膠原為基礎原料結合其他高分子制備的混合水凝膠支架從性狀、機械性能等方面類似髓核細胞外基質，且具備一定的生物活性，但這類支架的生物活性、穩定性在修復髓核退變效果仍不足。

（2）髓核營養供給予髓核退變

腰椎間盤作為人體最大的無血管、神經組織，盤內組織多無直接血供，其營養供給和物質交換主要通過與周圍血管的彌散作用完成。當血管減少、軟骨終板退變硬化時，彌散供應作用下降、盤內營養供給不足、盤內代謝產物運輸受阻，最終影響NP 細胞代謝，促進髓核退變

。髓核退變后，盤內進一步缺氧、乳酸堆積，PH 下降，NP 細胞活性下降甚至死亡，ECM 含量下降。終板硬化、髓核營養和物質交換受阻是髓核退變的機制之一。

（3）炎性反應與髓核退變

退變的椎間盤組織中，細胞促炎因子、趨化因子如IL-1、IL-1β、TNF-α、Sox9 等表達顯著上調

。椎間盤退變時炎癥介質如TNF-α、IL-1β 誘導細胞炎性反應增加，加速髓核細胞衰老和凋亡。同時，長期處于炎性負荷狀態的椎間盤會再次募集趨化因子和炎癥因子，加重髓核細胞損傷，以此構成髓核損傷退變的惡性循環。此外，促炎性因子TNF-α、IL-1β 上調神經生長因子(nerve growth factor, NGF)和腦源性神經營養因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 的表達，而NGF、BDNF 參與椎間盤神經支配及外周神經敏化，促進盤內微血管生成及痛覺神經長入，導致盤源性腰痛

。

“每一把吉他和電吉他，都要經過成型、打磨、噴漆、拋光、組裝等100多道工序。比如，成型又分為破板、烘干、拼接、壓板、切割、修邊等，打磨又分為磨白茬、磨油漆、打光等等。我們的產品多為中高端，質量有很好的保障，使用多年也不會出現木坯開裂、變形等情況。這也是為什么外國客商選擇昌樂吉他的原因?！焙潞樾f。而此話我們同樣在樂器展廳得到了驗證，在這里擺放了數百把10多年前制作的吉他產品，盡管經過寒霜酷暑的考驗，它們并沒有因為環境和溫度濕度的影響，而發生性質的改變。同樣，雅特樂器廠總經理趙衛國對他們的產品也有如此的保證。

炎性反應通過影響髓核細胞代謝和細胞外基質微環境加速椎間盤退變進程，同時也通過促進椎間盤異常神經長入引起椎間盤源性疼痛。

2. 纖維環退變機制

纖維環 (annulus fibrosus, AF) 是圍繞髓核組織的環形結構，以水平面±28°～43°的角度相互交替形成致密的同心圓，具有較強的抗壓縮和抗拉伸能力，起著固定髓核、承載機械負荷的作用。纖維環退變主要與機械應力、營養障礙等有關。

自然中存在多種高分子材料，可制備水凝膠支架如膠原、明膠、殼聚糖、透明質酸和纖維蛋白等。水凝膠支架，因類似髓核結構，常被作為髓核修復支架，它具有三維網絡結構利于細胞定植，同時吸水性強，水含量可高達99%，與髓核含水量豐富的特性極為相似。天然水凝膠可分為蛋白質類和多糖類，不同成分的支架特性有所不同。

這里不得不提到一個小插曲：曾幾何時，為了提高千島湖魚的經濟價值，很多淳安百姓一度引進養殖鯰魚、鱸魚和鱖魚。

細胞對機械應力的反應是纖維環退變的關鍵因素。髓核退變后彈性降低，應力傳導異常，AF 受力代償性增大。AF 在長期機械負荷受力不均條件下，膠原之間連接增加，膠原纖維再定向分布受限，膠原出現排列紊亂，失去韌性而變僵硬，最終出現環形裂隙。

事實上，高機械負荷下，AF 細胞代謝異常，基質金屬蛋白酶生成增加，盤內分解合成代謝失衡，穩態被破壞，椎間盤退變加速。此外，AF 細胞會分泌三磷酸腺苷，激活蛋白激酶途徑，促進前列腺素E2 生成，產生炎癥反應。Gawri 等

將分離的AF細胞置于一種高延伸硅橡膠培養皿上，以0.01 Hz 的頻率進行20%的周期性拉伸，從而研究機械負荷對細胞炎癥因子表達的影響，結果顯示炎癥因子IL-6、IL-8、IL-1β 與TNF-α 表達均顯著增加。機械壓力刺激也可誘導AF 細胞NO 生成增加，從而誘導炎癥反應，抑制蛋白及膠原合成，促進細胞凋亡

。

上述研究表明機械刺激作為觸發因素，可引起一系列的纖維環退變相關級聯反應，最終導致纖維環退變。

髓核退變是椎間盤退變的主要表現，近年來，國內外學者探索了針對髓核退變修復的支架。髓核修復支架主要分為以下幾類：天然高分子水凝膠類髓核支架、天然與合成高分子共混髓核支架和髓核脫細胞外基質 (nucleus pulposus-decellularised extracellular matrix, NP-dECM) 支架（見表1）。用于髓核修復的理想支架需具備以下特點：①支架性狀類似髓核，呈水凝膠樣，具有粘彈性；②支架生物相容性良好；③機械性能良好；④具有三維網狀結構、合適的孔隙率，適合細胞黏附及增殖；⑤利于種子細胞向髓核樣細胞分化。

首先，在澆口杯處按上述滑道設計注意事項設置好滑道，澆注前將鋼球放置于滑道上，鋼球前要有物體阻擋，以免鋼球過早滾入澆口杯，如圖2所示。在澆注過程中，觀察液面上升情況，當鋼液上升至分型面時，釋放加熱好的鋼球，鋼球途經滑道進入澆口杯，經兩通管至變徑磚管處，堵住下層澆口，使后期澆注的高溫鋼液通過上層澆道平穩進入冒口。

椎間盤生長過程中血管數量下降，營養則主要通過滲透終板來對內層及部分外層纖維環進行供給。終板鈣化、椎間盤生長營養通路變長，營養出現供給障礙，供氧不足的現象，細胞無氧代謝，乳酸蓄積，局部微環境pH 下降，從而影響AF 細胞活力和增殖速度。

NP 細胞衰老隨年齡增長而加劇，成年人椎間盤中有50%的細胞是衰老壞死的。當細胞衰老時合成代謝下降，分解代謝增高，細胞代謝失衡。退變髓核組織中，衰老細胞產生的分解代謝酶如基質金屬蛋白酶家族中的MMPs3、MMPs13、ADAMTS-4含量與髓核退變程度呈正相關

。隨著退變程度增加，基質蛋白被分解代謝酶溶解，ECM 內蛋白大分子減少，ECM 結構紊亂，導致髓核滲透壓降低、含水量減少，髓核力學傳導功能減弱。退變嚴重時甚至導致椎間盤高度下降，椎間盤突出，椎間關節增生變形，整個脊柱力學改變，脊椎側彎變形，最終引起頑固性腰腿痛。

椎間盤退變是持續進展的病理生理過程，其作為多因素結果，退變機制廣泛而復雜（見圖1）。目前仍缺乏椎間盤退變的有效治療措施。因此，探索延緩、修復和重建椎間盤退變是目前研究熱點。生物工程支架具有三維空間，可為細胞移植或生物活性物質提供載體，在椎間盤修復和重建方面極富潛力。

二、椎間盤修復的生物工程支架

1. 髓核修復支架

（2）營養障礙與纖維環退變

（1）天然高分子水凝膠類髓核支架

（1）機械應力與纖維環退變

髓核細胞衰老通過影響細胞代謝、氧化損傷和細胞外基質微環境等因素加重髓核退變，而髓核退變又可進一步加重細胞老化、導致細胞死亡。

明膠是一種大分子的親水膠體，是膠原部分水解后的產物，因保留了膠原蛋白中的Arg-Gly-Asp (RGD)序列，利于細胞黏附、增殖、遷移與分化

。與膠原類似，單一的明膠水凝膠支架易降解，機械性能差，一般需與其他高分子化合物混合交聯。明膠與天然高分子化合物殼聚糖混合可制備創傷敷料膜和生物工程支架，與戊二醛混合可顯著增加種植黏附率，而三者混合交聯后可提高支架性能。研究者

將三者混合水凝膠支架植入小鼠股骨8 周后，發現支架可促進骨和細胞外基質再生，然而戊二醛有細胞毒性，配制支架時需嚴格控制含量。明膠可影響支架的多孔結構，明膠濃度越大支架孔徑越小。當明膠濃度為1%時，孔徑最大 (36.87±2.68) μm

，適合細胞定植。10%葡萄糖與明膠復合水凝膠不僅力學結構穩定，生物相容性也極佳

。單純明膠基支架降解率高、力學性能不足，加入高分子材料后，機械性能提升，但何種材料、何種比例共混效果最佳，仍有待探索。

要求菜品體現原汁原味，尤其是清口青菜及海鮮菜肴，口味避免過重，（如過咸、過辣、過酸、過甜、過苦更不允許有異味腥、膻、臭味等）不能用調料、大料的味道壓住本身的味道，突出要求口味（糖醋、酸辣等）。

殼聚糖是自然界唯一的天然陽離子堿性多糖，其陽離子特性容易捕獲椎間盤細胞產生的蛋白聚糖，從而有利于椎間盤基質功能的維持，其結構類似于椎間盤細胞外基質中的糖胺聚糖，降解產物為氨基葡萄糖，可作為硫酸角質素、硫酸軟骨素的合成原料，也是髓核細胞的重要營養物質。Roughley等

將髓核細胞移植于殼聚糖水凝膠支架，發現殼聚糖可促進髓核細胞分泌大量蛋白聚糖，同時維持髓核細胞基因表型。然而，單純的殼聚糖為富含氨基的線性多糖，不具備完整的網格結構、不利于細胞黏附，且機械性能不足、易快速降解。殼聚糖與其他添加物交聯形成混合水凝膠，可通過氫鍵和拓撲結構作用以增加支架的穩定性，使其機械性能與髓核組織一致。Adoungotchodo 等

研究發現殼聚糖-明膠混合水凝膠支架具有多孔性，利于髓核細胞黏附。以天然殼聚糖為基礎制備的類髓核水凝膠支架，可促進髓核細胞增殖、誘導細胞髓核樣分化，具有抗菌性、降解率可調控等優點。但單一殼聚糖支架機械性能弱，易受溫度、pH 影響，將殼聚糖與其他物質共混，可提升支架性能。

應用天然高分子化合物制備水凝膠支架，生物相容性好，但機械性能不足，無法滿足椎間盤力學要求，因此部分研究通過合成高分子材料來改善髓核支架性能。

（2）合成高分子與天然高分子混合支架

在天然高分子水凝膠支架加入合成高分子化合物，可改善支架的機械性能、減緩降解。用于制備髓核水凝膠支架合成的高分子材料主要為靜電紡絲、納米纖維素、PBST 纖維和LinkN（一種存在于軟骨和椎間盤細胞外基質中的天然肽）等。Doench 等

將納米纖維素填充至殼聚糖水凝膠中，發現支架的生物力學性能有所改善。Schmitt 等

將殼聚糖/納米纖維素水凝膠與脂肪干細胞相結合，注入綿羊的腰椎間盤12 月后發現水凝膠明顯減緩了椎間盤退行性變(intervertebral disc degeneration, IDD) 的進展。Adoungotchodo等

在殼聚糖水凝膠中加入1%明膠和LinkN，發現支架彈性與正常NP組織類似，細胞黏附性有所增加，同時可促進蛋白多糖生成和ECM 沉淀。

通過加入合成高分子化合物，可改善水凝膠支架機械性能，降低降解速率，使支架更能適應椎間盤的應力環境。但合成高分子化合物的細胞毒性、對種子細胞增殖和代謝的影響，植入體內后的毒性反應以及降解產物毒性仍需進一步研究。目前仍缺乏高質量天然與合成共混水凝膠支架的體內研究。

脫細胞外基質 (dECM) 保留了原組織中的ECM和某些功能蛋白質（蛋白聚糖、彈性蛋白、生長因子等），因而保留了細胞外基質的生物活性。dECM 有利于細胞信號傳導、細胞遷移、黏附、增殖、抗菌、趨化等。同時，dECM 來源于組織本身，脫細胞后，具有免疫原性低、生物安全性高的特點。

（3）髓核脫細胞外基質 (NP-dECM) 支架

通過以上研究，我們對于新時代背景下秘色瓷文化品牌打造有了更好的了解與認知。由于本人的專業水平有限，所以在問題的研究中還存在著一定不足，希望這方面的專家學者能夠給予批評指正。

髓核脫細胞外基質 (NP-dECM) 支架，是將髓核組織進行物理、化學或生物酶等方法脫細胞處理，獲得細胞外基質，制備細胞支架。Mercuri 等

首次將豬髓核組織通過Trition X-100、脫氧膽酸、核酸酶混合物洗滌、超聲波震蕩、核酸酶消化處理，成功獲得NP-dECM。該支架的膨脹性、機械性能及含水量與正常豬髓核組織類似，且支架與人體脂肪干細胞結合后顯示第3 天、第7 天細胞存活率近100%，在第3 天至第7 天細胞增殖達2.4 倍。Xu等

選擇0.5% SDS 脫細胞，制備NP-dECM 支架，質譜顯示700 余種蛋白在支架中保存良好，并用該支架搭載人間充質干細胞 (human mesenchymal stem cells, hMSCs) 并植入兔退變的椎間盤中，發現支架可誘導hMSCs 向NP 樣細胞分化。2016 年，Huang等

將人髓核組織經反復凍融、SDS、胰蛋白酶處理，結果顯示髓核組織脫細胞前后的糖胺聚糖 (glycosaminoglycan, GAG)、總膠原含量無明顯差異。

NP-dECM 具有低免疫源性、細胞相容性好等優點，但目前仍缺乏標準化的髓核脫細胞方案及評價指標。髓核修復的支架種子細胞來源、類型、接種密度也缺乏一致性，且支架相關的體內實驗仍不足。

2. 纖維環修復支架

AF 作為固定髓核、承載機械應力的主要結構，長期受力不均可導致纖維環退變破裂，而AF 自身修復能力不足，所以研究纖維環修復支架是十分必要的。纖維環修復支架材料可分為天然與合成兩大類。纖維環修復支架見表2。

（1）天然材料纖維環修復支架

天脊集團對變化管理嚴格實行“六個必須”：每天調度必須有變化調度管理表，分管領導在表上簽字；領導干部必須分級跟班（一級變化由所在單位主要領導、公司相關職能處室跟班，副總經理以上關注；二級變化由所在單位車間級領導跟班，單位主要領導關注；三級變化由車間專人跟班）；必須對變化環節、非計劃作業環節進行超前安排；必須進行變化管理調度通報；必須對變化環節、非計劃作業環節實行“三鎖定”管理；組織非計劃作業，必須派安全人員現場跟蹤監督。

天然材料有：膠原、殼聚糖、透明質酸、海藻酸鹽等。I 型、II 型膠原分別作為外層、內層纖維環的主要成分，起著維持纖維環穩固的作用，以膠原為基質材料的AF 支架備受學者青睞。研究發現

犬的AF 細胞可在膠原-糖胺聚糖支架上黏附，且II型膠原較I 型膠原效果更佳。殼聚糖-海藻酸鹽支架搭載AF 細胞，可顯著延長細胞附著、增殖的時間，促進細胞外基質合成

。Borem 等

將糖胺聚糖復合到纖維環修復支架中，支架的抗壓能力顯著提高。然而，單純的天然材料纖維環支架無法充分滿足纖維環功能需要，因此如何設計出機械性能好、抗壓和抗牽拉能力強的支架是目前研究所要解決的重要問題。

（2）合成材料纖維環修復支架

用于纖維環支架的合成材料有：多孔絲、電紡（聚己內酯）纖維、納米纖維、聚乙醇酸網等。多孔絲支架是AF 支架常見材料，具備有利于細胞附著及膠原的合成等優點。Pirvu 等

發現聚三亞甲基碳酸酯-聚氨酯支架搭載骨髓來源干細胞，植入牛尾椎間盤后有效防止了髓核再突出。Khandaker 等

將聚己內酯納米纖維覆蓋于聚乙二醇二丙烯酸酯支架上，置于大鼠退變尾椎間盤中，發現支架的機械性能好，在維持椎間盤高度的同時可促進外基質合成。近年來，電紡技術被廣泛應用于纖維環支架研究，電紡纖維可增加支架的彈性模量和拉伸模量，使支架的力學性能可與天然纖維環組織相媲美

。合成材料的加入，一定程度上改善了支架的力學性能。

補澆的工藝參數主要涉及補澆的材質、重量、溫度、澆速與補澆時機。補澆時機會對補澆效果產生較大影響，如果補澆距首次（前次）澆注的時間較短，型腔內鋼液的液態收縮與凝固收縮量很小，后注入的鋼液與型腔內已有鋼液瞬間完成均勻混合，實際補澆效果微乎其微；相反，如果補澆距首次（前次）澆注的時間過長，后注入的高溫鋼液只能進入冒口上部的收縮凹陷區，則補澆操作依然起不到作用。

3.全椎間盤修復支架

椎間盤作為整體結構，單獨研究髓核或纖維環支架并不能完全模擬椎間盤的生理功能。因此構建全椎間盤支架可更好地修復重建退變的椎間盤。全椎間盤修復支架見表3。

無論自然基礎條件再好，如果不會合理的開發和保護，長此以往，對自然生態環境的破壞是巨大的。鄉村旅游雖然會給一個地方帶來豐厚的物質財富，但如果不注重保護，就會出現一些負面的問題，具體表現在以下幾個方面：

Chik 等

用膠原、GAGs、BMSCs 搭建了髓核-纖維環-軟骨終板全椎間盤支架，發現該支架作為3D 支架具有一定潛力，但機械性能、誘導分化功能有待提高。Xu 等

將豬股骨松質骨通過脫脂、脫鈣等方法制備脫鈣骨基質與髓核脫細胞基質相復合，發現支架的孔隙率、生物相容性、力學性能較好。Xu 等

后期的體內實驗則進一步證實了由豬骨基質明膠和豬軟骨細胞外基質合成的纖維環-髓核雙相支架生物相容性良好。由于合成高分子材料可提高全椎間盤支架的機械性能，因而Yuan 等

利用PBST 纖維模擬纖維環，殼聚糖模擬髓核，將兩者混合構建全椎間盤支架，結果表明此支架具有良好的機械性能和生物相容性。Kim 等

應用多孔聚己內酯模擬纖維環，透明質酸水凝膠模擬髓核，制備全椎間盤生物工程支架，并將此支架植入無胸腺大鼠尾椎椎間盤內，5 周后，發現該支架與天然組織椎間盤相似，且可維持椎間盤形態。

盡管部分研究探索了全椎間盤生物工程支架，并展現了一定的前景，但全椎間盤生物工程支架探索過程中仍有一些問題亟須解決。首先，全椎間盤支架應包括纖維環、髓核和軟骨終板，三種結構混合的支架難以具有椎間盤“三明治”樣空間結構。其次，合成的全椎間盤支架終板無血管結構，使移植支架難以實現營養和代謝平衡。此外，全椎間盤支架難以實現注射移植，動態穩定性亦不足。

三、總結與展望

椎間盤退變機制廣泛，與年齡老化、椎間盤受力、創傷、手術、代謝性疾病和遺傳等因素均相關。椎間盤退變的主要表現為髓核細胞減少和細胞外基質丟失、纖維環鈣化和破裂以及終板硬化。因此椎間盤退變修復研究焦點集中在椎間盤的重建和再生，用于椎間盤修復的生物工程支架主要包括髓核支架、纖維環支架以及全椎間盤支架。

當前的支架材料包括天然來源的高分子、合成的高分子和脫細胞外基質，這些支架可為細胞提供生存和種植空間，可作為搭載細胞的工具移植至椎間盤產生修復作用，同時還具備一定的機械性能。大量體內和體外實驗研究均證實支架搭載細胞，特別是各種來源（骨髓、脂肪、臍帶等）的間充質干細胞，具有更好的椎間盤修復作用，然而這些研究多為動物研究，對機制的研究不夠廣泛和深入，離臨床轉化仍有較大距離。未來研究需注重以下幾點：①需制作更加符合人類椎間盤退變機制的動物模型用于椎間盤退變修復研究，例如模擬脊柱自然應力和慢性退變過程；②需要更深入，更全面的支架修復椎間盤退變的研究，應從支架特點鑒定、支架修復作用評估和支架修復機制等方面進一步廣泛深入的探索；③目前支架研究所用種子細胞多為其他來源的間充質干細胞，而這些來源的干細胞難以適應椎間盤局部微環境、影響其修復能力，后續研究可進一步優選種子細胞，如椎間盤來源的干細胞或軟骨來源的干細胞；④支架制備、消毒、保存以及移植方式和移植濃度也是未來研究需進一步驗證的問題?；谏鲜鲋T多問題，椎間盤修復生物工程支架的研究仍處于臨床前研究階段，但隨著研究的進一步深入，椎間盤退行性變的治療終將得到優化改善和發展。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。

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