椎间盘退变机制及修复生物工程支架研究进展 *

腰痛已成为中老年，甚至青年人群中的常见疾病。在一项涉及204 个国家365 种疾病的研究中，发现腰痛是影响人类伤残调整生命年的主要原因之一

。长期的腰痛严重影响病人生活质量，增加了医疗、经济和社会负担。椎间盘源性腰痛是腰痛的主要病因，占可归因性病例的26%～42%

。

本节验证算法在不同信噪比下的成像性能.其中距离向采样率为0.8、方位向采样率为0.7.图8为不同信噪比条件下的成像结果，图9为不同信噪比下成像结果熵值以及对比度值.

近年来随着微创椎间盘手术的广泛开展和深入研究，微创手术治疗腰椎间盘突出已逐渐成为当前主流。微创术式的创新和发展在一定程度上减少了手术创伤，然而手术理念仍以摘除椎间盘、缓解根性疼痛为主，却无法阻止、延缓和修复椎间盘退变。目前临床上仍无针对椎间盘退变机制的根治方法。椎间盘退变最终的病理变化是盘内细胞减少、细胞外基质含量下降，因此椎间盘再细胞化策略是研究椎间盘根治方法的热点。生物工程支架搭载细胞是再细胞化策略的核心。近20 年来，各类椎间盘修复相关的生物工程支架报道逐渐增多，从单一天然高分子支架，到合成高分子混合支架，再到脱细胞支架，这些支架在椎间盘退变修复方面表现出了较大的潜力

。支架可为细胞提供三维生存空间、可传导椎间盘力学、可搭载激活细胞的活性因子利于椎间盘退变修复。椎间盘修复相关生物工程支架包括髓核修复支架、纤维环修复支架和全椎间盘修复支架，各类支架有其各自特点。本文拟对椎间盘退变机制和这些支架的特点及适用性进行总结和综述。

一、腰椎间盘退变的发生机制

腰椎间盘退行性病变常始于髓核 (nucleus pulposus,NP)，具体表现为髓核含水量下降、髓核细胞衰老、死亡，细胞代谢失衡等。随着退变加重，可表现为纤维环撕裂、钙化、血管神经异常长入和终板硬化，以及椎间盘突出，椎间隙高度下降，椎间关节结构改变，最终导致一系列临床症状。

如图10所示，当正向及反向分别加载至AB和A′B′段卸载时，卸载路线分别沿12和1′2′进行，卸载刚度分别取K12和K1′2′；采用拟合法对卸载点12和1′2′之间的所有实测数据进行拟合，分别得到正向加载AB和反向加载A′B′段所有数据点的卸载刚度K12和K1′2′；然后再对各阶段所有卸载刚度进行无量纲化处理并采用幂函数进行非线性回归拟合，分别得到K12/K0与Δ1/(+Δm)及K1′2′/K0′与Δ1′/(-Δm)之间的非线性关系曲线，如图11所示。

1. 髓核退变的发生机制

髓核由NP 细胞和细胞外基质构成。细胞外基质(extracellular matrix, ECM) 由高度水合的蛋白多糖及松散的胶原网络组成，富有弹性和膨胀性，发挥着椎间盘间营养输送及减压、支撑脊柱的作用。退变髓核表现为NP 细胞减少、ECM 含量降低等多重改变。

（1）细胞衰老与髓核退变

制造业企业的运输正在渐渐被现代物流技术影响着，在车辆技术方面，为了提升运输服务质量和运输效率，载货汽车不断向着专用化、大型化方向发展。拖挂运输车辆和甩挂运输车辆得到了快速发展。在车身方面，低货台汽车得到了快速发展，主要是为了方便装货和卸货。又能做到装货方便，卸货方便，运输效率高，并且车辆自重轻的当然是用于配送的箱式货车。另外，各种专用货运车辆也得到了进一步发展。

氧化损伤也参与髓核退变。椎间盘内的活性氧(reactive oxygen species, ROS) 主要由NP细胞产生，当NP 细胞退变程度加重时，ROS 产生增加。ROS通过氧化损伤线粒体膜和细胞膜，导致线粒体功能及细胞膜变形能力下降，最终增加NP 细胞死亡率。此外ROS 氧化损伤，还可抑制NP 细胞增殖周期，加速细胞衰老。髓核细胞衰老产生ROS 引起的氧化损伤会进一步加速细胞死亡，加重椎间盘髓核退变。

对标管理是企业精细化管理的重要组成部分，也是企业对标工作的关键。合成分厂将吸取经验教训，在今后的工作中，将对标管理在实践中的应用进行重点完善和改进，及时总结、及时分析、及时调整，持续改进和提高。

髓核退变时，细胞分泌能力不足，ECM 含量降低。研究表明椎间盘内硫酸软骨素含量与年龄呈负相关，而硫酸软骨素减少会导致聚集蛋白聚糖与透明质酸聚集减少，影响椎间盘的机械强度，加速退变

。同时，ECM 中II 型胶原水解增加、基质蛋白含量降低，水合作用减弱，椎间盘的生物力学性能下降。此外，ECM 中脂质和基质降解产物堆积，脂褐素和氧化基质蛋白沉积，最终使透明胶冻状的髓核呈现为黄棕色的纤维组织，髓核失去弹性而硬化。

胶原作为细胞外基质的主要成分，具有低免疫原性，植入后炎症反应和细胞毒性反应弱，生物安全性高。以胶原为基础原料交联形成的混合水凝胶支架，具有良好的生物相容性和可降解性，可用于作髓核修复支架。但单一的胶原水凝胶支架，易被酶降解、稳定性不足，机械性能弱。胶原与其他高分子成分交联，形成混合水凝胶支架可增加支架稳定性、提高支架搭载细胞的性能，常用于与胶原交联的物质有硫酸软骨素 (CS)、壳聚糖(Chi)、透明质酸 (HA) 等。Zhou 等

将II 型胶原(Col)与CS按1:2.7 混合，加入0.02%京尼平促交联，将脂肪干细胞移植到水凝胶支架后，发现髓核细胞增加，ECM 合成增加。Suo 等

应用胶原和壳聚糖结合，形成混合水凝胶支架，发现2% (m/v)/2% (m/v) Col/Chi支架在24 小时内降解率最低，抗拉伸强度最大，同时具备密集且均匀的孔隙，适合搭载细胞修复髓核。髓核细胞外基质主要成分为II 型胶原，以胶原为基础原料结合其他高分子制备的混合水凝胶支架从性状、机械性能等方面类似髓核细胞外基质，且具备一定的生物活性，但这类支架的生物活性、稳定性在修复髓核退变效果仍不足。

（2）髓核营养供给予髓核退变

腰椎间盘作为人体最大的无血管、神经组织，盘内组织多无直接血供，其营养供给和物质交换主要通过与周围血管的弥散作用完成。当血管减少、软骨终板退变硬化时，弥散供应作用下降、盘内营养供给不足、盘内代谢产物运输受阻，最终影响NP 细胞代谢，促进髓核退变

。髓核退变后，盘内进一步缺氧、乳酸堆积，PH 下降，NP 细胞活性下降甚至死亡，ECM 含量下降。终板硬化、髓核营养和物质交换受阻是髓核退变的机制之一。

（3）炎性反应与髓核退变

退变的椎间盘组织中，细胞促炎因子、趋化因子如IL-1、IL-1β、TNF-α、Sox9 等表达显著上调

。椎间盘退变时炎症介质如TNF-α、IL-1β 诱导细胞炎性反应增加，加速髓核细胞衰老和凋亡。同时，长期处于炎性负荷状态的椎间盘会再次募集趋化因子和炎症因子，加重髓核细胞损伤，以此构成髓核损伤退变的恶性循环。此外，促炎性因子TNF-α、IL-1β 上调神经生长因子(nerve growth factor, NGF)和脑源性神经营养因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 的表达，而NGF、BDNF 参与椎间盘神经支配及外周神经敏化，促进盘内微血管生成及痛觉神经长入，导致盘源性腰痛

。

“每一把吉他和电吉他，都要经过成型、打磨、喷漆、抛光、组装等100多道工序。比如，成型又分为破板、烘干、拼接、压板、切割、修边等，打磨又分为磨白茬、磨油漆、打光等等。我们的产品多为中高端，质量有很好的保障，使用多年也不会出现木坯开裂、变形等情况。这也是为什么外国客商选择昌乐吉他的原因。”郝洪旋说。而此话我们同样在乐器展厅得到了验证，在这里摆放了数百把10多年前制作的吉他产品，尽管经过寒霜酷暑的考验，它们并没有因为环境和温度湿度的影响，而发生性质的改变。同样，雅特乐器厂总经理赵卫国对他们的产品也有如此的保证。

炎性反应通过影响髓核细胞代谢和细胞外基质微环境加速椎间盘退变进程，同时也通过促进椎间盘异常神经长入引起椎间盘源性疼痛。

2. 纤维环退变机制

纤维环 (annulus fibrosus, AF) 是围绕髓核组织的环形结构，以水平面±28°～43°的角度相互交替形成致密的同心圆，具有较强的抗压缩和抗拉伸能力，起着固定髓核、承载机械负荷的作用。纤维环退变主要与机械应力、营养障碍等有关。

自然中存在多种高分子材料，可制备水凝胶支架如胶原、明胶、壳聚糖、透明质酸和纤维蛋白等。水凝胶支架，因类似髓核结构，常被作为髓核修复支架，它具有三维网络结构利于细胞定植，同时吸水性强，水含量可高达99%，与髓核含水量丰富的特性极为相似。天然水凝胶可分为蛋白质类和多糖类，不同成分的支架特性有所不同。

这里不得不提到一个小插曲：曾几何时，为了提高千岛湖鱼的经济价值，很多淳安百姓一度引进养殖鲶鱼、鲈鱼和鳜鱼。

细胞对机械应力的反应是纤维环退变的关键因素。髓核退变后弹性降低，应力传导异常，AF 受力代偿性增大。AF 在长期机械负荷受力不均条件下，胶原之间连接增加，胶原纤维再定向分布受限，胶原出现排列紊乱，失去韧性而变僵硬，最终出现环形裂隙。

事实上，高机械负荷下，AF 细胞代谢异常，基质金属蛋白酶生成增加，盘内分解合成代谢失衡，稳态被破坏，椎间盘退变加速。此外，AF 细胞会分泌三磷酸腺苷，激活蛋白激酶途径，促进前列腺素E2 生成，产生炎症反应。Gawri 等

将分离的AF细胞置于一种高延伸硅橡胶培养皿上，以0.01 Hz 的频率进行20%的周期性拉伸，从而研究机械负荷对细胞炎症因子表达的影响，结果显示炎症因子IL-6、IL-8、IL-1β 与TNF-α 表达均显著增加。机械压力刺激也可诱导AF 细胞NO 生成增加，从而诱导炎症反应，抑制蛋白及胶原合成，促进细胞凋亡

。

上述研究表明机械刺激作为触发因素，可引起一系列的纤维环退变相关级联反应，最终导致纤维环退变。

髓核退变是椎间盘退变的主要表现，近年来，国内外学者探索了针对髓核退变修复的支架。髓核修复支架主要分为以下几类：天然高分子水凝胶类髓核支架、天然与合成高分子共混髓核支架和髓核脱细胞外基质 (nucleus pulposus-decellularised extracellular matrix, NP-dECM) 支架（见表1）。用于髓核修复的理想支架需具备以下特点：①支架性状类似髓核，呈水凝胶样，具有粘弹性；②支架生物相容性良好；③机械性能良好；④具有三维网状结构、合适的孔隙率，适合细胞黏附及增殖；⑤利于种子细胞向髓核样细胞分化。

首先，在浇口杯处按上述滑道设计注意事项设置好滑道，浇注前将钢球放置于滑道上，钢球前要有物体阻挡，以免钢球过早滚入浇口杯，如图2所示。在浇注过程中，观察液面上升情况，当钢液上升至分型面时，释放加热好的钢球，钢球途经滑道进入浇口杯，经两通管至变径砖管处，堵住下层浇口，使后期浇注的高温钢液通过上层浇道平稳进入冒口。

椎间盘生长过程中血管数量下降，营养则主要通过渗透终板来对内层及部分外层纤维环进行供给。终板钙化、椎间盘生长营养通路变长，营养出现供给障碍，供氧不足的现象，细胞无氧代谢，乳酸蓄积，局部微环境pH 下降，从而影响AF 细胞活力和增殖速度。

NP 细胞衰老随年龄增长而加剧，成年人椎间盘中有50%的细胞是衰老坏死的。当细胞衰老时合成代谢下降，分解代谢增高，细胞代谢失衡。退变髓核组织中，衰老细胞产生的分解代谢酶如基质金属蛋白酶家族中的MMPs3、MMPs13、ADAMTS-4含量与髓核退变程度呈正相关

。随着退变程度增加，基质蛋白被分解代谢酶溶解，ECM 内蛋白大分子减少，ECM 结构紊乱，导致髓核渗透压降低、含水量减少，髓核力学传导功能减弱。退变严重时甚至导致椎间盘高度下降，椎间盘突出，椎间关节增生变形，整个脊柱力学改变，脊椎侧弯变形，最终引起顽固性腰腿痛。

椎间盘退变是持续进展的病理生理过程，其作为多因素结果，退变机制广泛而复杂（见图1）。目前仍缺乏椎间盘退变的有效治疗措施。因此，探索延缓、修复和重建椎间盘退变是目前研究热点。生物工程支架具有三维空间，可为细胞移植或生物活性物质提供载体，在椎间盘修复和重建方面极富潜力。

二、椎间盘修复的生物工程支架

1. 髓核修复支架

（2）营养障碍与纤维环退变

（1）天然高分子水凝胶类髓核支架

（1）机械应力与纤维环退变

髓核细胞衰老通过影响细胞代谢、氧化损伤和细胞外基质微环境等因素加重髓核退变，而髓核退变又可进一步加重细胞老化、导致细胞死亡。

明胶是一种大分子的亲水胶体，是胶原部分水解后的产物，因保留了胶原蛋白中的Arg-Gly-Asp (RGD)序列，利于细胞黏附、增殖、迁移与分化

。与胶原类似，单一的明胶水凝胶支架易降解，机械性能差，一般需与其他高分子化合物混合交联。明胶与天然高分子化合物壳聚糖混合可制备创伤敷料膜和生物工程支架，与戊二醛混合可显著增加种植黏附率，而三者混合交联后可提高支架性能。研究者

将三者混合水凝胶支架植入小鼠股骨8 周后，发现支架可促进骨和细胞外基质再生，然而戊二醛有细胞毒性，配制支架时需严格控制含量。明胶可影响支架的多孔结构，明胶浓度越大支架孔径越小。当明胶浓度为1%时，孔径最大 (36.87±2.68) μm

，适合细胞定植。10%葡萄糖与明胶复合水凝胶不仅力学结构稳定，生物相容性也极佳

。单纯明胶基支架降解率高、力学性能不足，加入高分子材料后，机械性能提升，但何种材料、何种比例共混效果最佳，仍有待探索。

要求菜品体现原汁原味，尤其是清口青菜及海鲜菜肴，口味避免过重，（如过咸、过辣、过酸、过甜、过苦更不允许有异味腥、膻、臭味等）不能用调料、大料的味道压住本身的味道，突出要求口味（糖醋、酸辣等）。

壳聚糖是自然界唯一的天然阳离子碱性多糖，其阳离子特性容易捕获椎间盘细胞产生的蛋白聚糖，从而有利于椎间盘基质功能的维持，其结构类似于椎间盘细胞外基质中的糖胺聚糖，降解产物为氨基葡萄糖，可作为硫酸角质素、硫酸软骨素的合成原料，也是髓核细胞的重要营养物质。Roughley等

将髓核细胞移植于壳聚糖水凝胶支架，发现壳聚糖可促进髓核细胞分泌大量蛋白聚糖，同时维持髓核细胞基因表型。然而，单纯的壳聚糖为富含氨基的线性多糖，不具备完整的网格结构、不利于细胞黏附，且机械性能不足、易快速降解。壳聚糖与其他添加物交联形成混合水凝胶，可通过氢键和拓扑结构作用以增加支架的稳定性，使其机械性能与髓核组织一致。Adoungotchodo 等

研究发现壳聚糖-明胶混合水凝胶支架具有多孔性，利于髓核细胞黏附。以天然壳聚糖为基础制备的类髓核水凝胶支架，可促进髓核细胞增殖、诱导细胞髓核样分化，具有抗菌性、降解率可调控等优点。但单一壳聚糖支架机械性能弱，易受温度、pH 影响，将壳聚糖与其他物质共混，可提升支架性能。

应用天然高分子化合物制备水凝胶支架，生物相容性好，但机械性能不足，无法满足椎间盘力学要求，因此部分研究通过合成高分子材料来改善髓核支架性能。

（2）合成高分子与天然高分子混合支架

在天然高分子水凝胶支架加入合成高分子化合物，可改善支架的机械性能、减缓降解。用于制备髓核水凝胶支架合成的高分子材料主要为静电纺丝、纳米纤维素、PBST 纤维和LinkN（一种存在于软骨和椎间盘细胞外基质中的天然肽）等。Doench 等

将纳米纤维素填充至壳聚糖水凝胶中，发现支架的生物力学性能有所改善。Schmitt 等

将壳聚糖/纳米纤维素水凝胶与脂肪干细胞相结合，注入绵羊的腰椎间盘12 月后发现水凝胶明显减缓了椎间盘退行性变(intervertebral disc degeneration, IDD) 的进展。Adoungotchodo等

在壳聚糖水凝胶中加入1%明胶和LinkN，发现支架弹性与正常NP组织类似，细胞黏附性有所增加，同时可促进蛋白多糖生成和ECM 沉淀。

通过加入合成高分子化合物，可改善水凝胶支架机械性能，降低降解速率，使支架更能适应椎间盘的应力环境。但合成高分子化合物的细胞毒性、对种子细胞增殖和代谢的影响，植入体内后的毒性反应以及降解产物毒性仍需进一步研究。目前仍缺乏高质量天然与合成共混水凝胶支架的体内研究。

脱细胞外基质 (dECM) 保留了原组织中的ECM和某些功能蛋白质（蛋白聚糖、弹性蛋白、生长因子等），因而保留了细胞外基质的生物活性。dECM 有利于细胞信号传导、细胞迁移、黏附、增殖、抗菌、趋化等。同时，dECM 来源于组织本身，脱细胞后，具有免疫原性低、生物安全性高的特点。

（3）髓核脱细胞外基质 (NP-dECM) 支架

通过以上研究，我们对于新时代背景下秘色瓷文化品牌打造有了更好的了解与认知。由于本人的专业水平有限，所以在问题的研究中还存在着一定不足，希望这方面的专家学者能够给予批评指正。

髓核脱细胞外基质 (NP-dECM) 支架，是将髓核组织进行物理、化学或生物酶等方法脱细胞处理，获得细胞外基质，制备细胞支架。Mercuri 等

首次将猪髓核组织通过Trition X-100、脱氧胆酸、核酸酶混合物洗涤、超声波震荡、核酸酶消化处理，成功获得NP-dECM。该支架的膨胀性、机械性能及含水量与正常猪髓核组织类似，且支架与人体脂肪干细胞结合后显示第3 天、第7 天细胞存活率近100%，在第3 天至第7 天细胞增殖达2.4 倍。Xu等

选择0.5% SDS 脱细胞，制备NP-dECM 支架，质谱显示700 余种蛋白在支架中保存良好，并用该支架搭载人间充质干细胞 (human mesenchymal stem cells, hMSCs) 并植入兔退变的椎间盘中，发现支架可诱导hMSCs 向NP 样细胞分化。2016 年，Huang等

将人髓核组织经反复冻融、SDS、胰蛋白酶处理，结果显示髓核组织脱细胞前后的糖胺聚糖 (glycosaminoglycan, GAG)、总胶原含量无明显差异。

NP-dECM 具有低免疫源性、细胞相容性好等优点，但目前仍缺乏标准化的髓核脱细胞方案及评价指标。髓核修复的支架种子细胞来源、类型、接种密度也缺乏一致性，且支架相关的体内实验仍不足。

2. 纤维环修复支架

AF 作为固定髓核、承载机械应力的主要结构，长期受力不均可导致纤维环退变破裂，而AF 自身修复能力不足，所以研究纤维环修复支架是十分必要的。纤维环修复支架材料可分为天然与合成两大类。纤维环修复支架见表2。

（1）天然材料纤维环修复支架

天脊集团对变化管理严格实行“六个必须”：每天调度必须有变化调度管理表，分管领导在表上签字；领导干部必须分级跟班（一级变化由所在单位主要领导、公司相关职能处室跟班，副总经理以上关注；二级变化由所在单位车间级领导跟班，单位主要领导关注；三级变化由车间专人跟班）；必须对变化环节、非计划作业环节进行超前安排；必须进行变化管理调度通报；必须对变化环节、非计划作业环节实行“三锁定”管理；组织非计划作业，必须派安全人员现场跟踪监督。

天然材料有：胶原、壳聚糖、透明质酸、海藻酸盐等。I 型、II 型胶原分别作为外层、内层纤维环的主要成分，起着维持纤维环稳固的作用，以胶原为基质材料的AF 支架备受学者青睐。研究发现

犬的AF 细胞可在胶原-糖胺聚糖支架上黏附，且II型胶原较I 型胶原效果更佳。壳聚糖-海藻酸盐支架搭载AF 细胞，可显著延长细胞附着、增殖的时间，促进细胞外基质合成

。Borem 等

将糖胺聚糖复合到纤维环修复支架中，支架的抗压能力显著提高。然而，单纯的天然材料纤维环支架无法充分满足纤维环功能需要，因此如何设计出机械性能好、抗压和抗牵拉能力强的支架是目前研究所要解决的重要问题。

（2）合成材料纤维环修复支架

用于纤维环支架的合成材料有：多孔丝、电纺（聚己内酯）纤维、纳米纤维、聚乙醇酸网等。多孔丝支架是AF 支架常见材料，具备有利于细胞附着及胶原的合成等优点。Pirvu 等

发现聚三亚甲基碳酸酯-聚氨酯支架搭载骨髓来源干细胞，植入牛尾椎间盘后有效防止了髓核再突出。Khandaker 等

将聚己内酯纳米纤维覆盖于聚乙二醇二丙烯酸酯支架上，置于大鼠退变尾椎间盘中，发现支架的机械性能好，在维持椎间盘高度的同时可促进外基质合成。近年来，电纺技术被广泛应用于纤维环支架研究，电纺纤维可增加支架的弹性模量和拉伸模量，使支架的力学性能可与天然纤维环组织相媲美

。合成材料的加入，一定程度上改善了支架的力学性能。

补浇的工艺参数主要涉及补浇的材质、重量、温度、浇速与补浇时机。补浇时机会对补浇效果产生较大影响，如果补浇距首次（前次）浇注的时间较短，型腔内钢液的液态收缩与凝固收缩量很小，后注入的钢液与型腔内已有钢液瞬间完成均匀混合，实际补浇效果微乎其微；相反，如果补浇距首次（前次）浇注的时间过长，后注入的高温钢液只能进入冒口上部的收缩凹陷区，则补浇操作依然起不到作用。

3.全椎间盘修复支架

椎间盘作为整体结构，单独研究髓核或纤维环支架并不能完全模拟椎间盘的生理功能。因此构建全椎间盘支架可更好地修复重建退变的椎间盘。全椎间盘修复支架见表3。

无论自然基础条件再好，如果不会合理的开发和保护，长此以往，对自然生态环境的破坏是巨大的。乡村旅游虽然会给一个地方带来丰厚的物质财富，但如果不注重保护，就会出现一些负面的问题，具体表现在以下几个方面：

Chik 等

用胶原、GAGs、BMSCs 搭建了髓核-纤维环-软骨终板全椎间盘支架，发现该支架作为3D 支架具有一定潜力，但机械性能、诱导分化功能有待提高。Xu 等

将猪股骨松质骨通过脱脂、脱钙等方法制备脱钙骨基质与髓核脱细胞基质相复合，发现支架的孔隙率、生物相容性、力学性能较好。Xu 等

后期的体内实验则进一步证实了由猪骨基质明胶和猪软骨细胞外基质合成的纤维环-髓核双相支架生物相容性良好。由于合成高分子材料可提高全椎间盘支架的机械性能，因而Yuan 等

利用PBST 纤维模拟纤维环，壳聚糖模拟髓核，将两者混合构建全椎间盘支架，结果表明此支架具有良好的机械性能和生物相容性。Kim 等

应用多孔聚己内酯模拟纤维环，透明质酸水凝胶模拟髓核，制备全椎间盘生物工程支架，并将此支架植入无胸腺大鼠尾椎椎间盘内，5 周后，发现该支架与天然组织椎间盘相似，且可维持椎间盘形态。

尽管部分研究探索了全椎间盘生物工程支架，并展现了一定的前景，但全椎间盘生物工程支架探索过程中仍有一些问题亟须解决。首先，全椎间盘支架应包括纤维环、髓核和软骨终板，三种结构混合的支架难以具有椎间盘“三明治”样空间结构。其次，合成的全椎间盘支架终板无血管结构，使移植支架难以实现营养和代谢平衡。此外，全椎间盘支架难以实现注射移植，动态稳定性亦不足。

三、总结与展望

椎间盘退变机制广泛，与年龄老化、椎间盘受力、创伤、手术、代谢性疾病和遗传等因素均相关。椎间盘退变的主要表现为髓核细胞减少和细胞外基质丢失、纤维环钙化和破裂以及终板硬化。因此椎间盘退变修复研究焦点集中在椎间盘的重建和再生，用于椎间盘修复的生物工程支架主要包括髓核支架、纤维环支架以及全椎间盘支架。

当前的支架材料包括天然来源的高分子、合成的高分子和脱细胞外基质，这些支架可为细胞提供生存和种植空间，可作为搭载细胞的工具移植至椎间盘产生修复作用，同时还具备一定的机械性能。大量体内和体外实验研究均证实支架搭载细胞，特别是各种来源（骨髓、脂肪、脐带等）的间充质干细胞，具有更好的椎间盘修复作用，然而这些研究多为动物研究，对机制的研究不够广泛和深入，离临床转化仍有较大距离。未来研究需注重以下几点：①需制作更加符合人类椎间盘退变机制的动物模型用于椎间盘退变修复研究，例如模拟脊柱自然应力和慢性退变过程；②需要更深入，更全面的支架修复椎间盘退变的研究，应从支架特点鉴定、支架修复作用评估和支架修复机制等方面进一步广泛深入的探索；③目前支架研究所用种子细胞多为其他来源的间充质干细胞，而这些来源的干细胞难以适应椎间盘局部微环境、影响其修复能力，后续研究可进一步优选种子细胞，如椎间盘来源的干细胞或软骨来源的干细胞；④支架制备、消毒、保存以及移植方式和移植浓度也是未来研究需进一步验证的问题。基于上述诸多问题，椎间盘修复生物工程支架的研究仍处于临床前研究阶段，但随着研究的进一步深入，椎间盘退行性变的治疗终将得到优化改善和发展。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。

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