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(fā)現(xiàn)腰痛是影響人類傷殘調(diào)整生命年的主要原因之一

。長期的腰痛嚴(yán)重影響病人生活質(zhì)量，增加了醫(yī)療、經(jīng)濟和社會負(fù)擔(dān)。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(jié)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(jié)果，圖9為不同信噪比下成像結(jié)果熵值以及對比度值.

近年來隨著微創(chuàng)椎間盤手術(shù)的廣泛開展和深入研究，微創(chuàng)手術(shù)治療腰椎間盤突出已逐漸成為當(dāng)前主流。微創(chuàng)術(shù)式的創(chuàng)新和發(fā)展在一定程度上減少了手術(shù)創(chuàng)傷，然而手術(shù)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(fù)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(nèi)細(xì)胞減少、細(xì)胞外基質(zhì)含量下降，因此椎間盤再細(xì)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(xì)胞是再細(xì)胞化策略的核心。近20 年來，各類椎間盤修復(fù)相關(guān)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(xì)胞支架，這些支架在椎間盤退變修復(fù)方面表現(xiàn)出了較大的潛力

。支架可為細(xì)胞提供三維生存空間、可傳導(dǎo)椎間盤力學(xué)、可搭載激活細(xì)胞的活性因子利于椎間盤退變修復(fù)。椎間盤修復(fù)相關(guān)生物工程支架包括髓核修復(fù)支架、纖維環(huán)修復(fù)支架和全椎間盤修復(fù)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(jié)和綜述。

一、腰椎間盤退變的發(fā)生機制

腰椎間盤退行性病變常始于髓核 (nucleus pulposus,NP)，具體表現(xiàn)為髓核含水量下降、髓核細(xì)胞衰老、死亡，細(xì)胞代謝失衡等。隨著退變加重，可表現(xiàn)為纖維環(huán)撕裂、鈣化、血管神經(jīng)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(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)改變，最終導(dǎo)致一系列臨床癥狀。

如圖10所示，當(dāng)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(shù)據(jù)進行擬合，分別得到正向加載AB和反向加載A′B′段所有數(shù)據(jù)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(shù)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(guān)系曲線，如圖11所示。

1. 髓核退變的發(fā)生機制

髓核由NP 細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)構(gòu)成。細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM) 由高度水合的蛋白多糖及松散的膠原網(wǎng)絡(luò)組成，富有彈性和膨脹性，發(fā)揮著椎間盤間營養(yǎng)輸送及減壓、支撐脊柱的作用。退變髓核表現(xiàn)為NP 細(xì)胞減少、ECM 含量降低等多重改變。

（1）細(xì)胞衰老與髓核退變

制造業(yè)企業(yè)的運輸正在漸漸被現(xiàn)代物流技術(shù)影響著，在車輛技術(shù)方面，為了提升運輸服務(wù)質(zhì)量和運輸效率，載貨汽車不斷向著專用化、大型化方向發(fā)展。拖掛運輸車輛和甩掛運輸車輛得到了快速發(fā)展。在車身方面，低貨臺汽車得到了快速發(fā)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(dāng)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(fā)展。

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

對標(biāo)管理是企業(yè)精細(xì)化管理的重要組成部分，也是企業(yè)對標(biāo)工作的關(guān)鍵。合成分廠將吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，在今后的工作中，將對標(biāo)管理在實踐中的應(yīng)用進行重點完善和改進，及時總結(jié)、及時分析、及時調(diào)整，持續(xù)改進和提高。

髓核退變時，細(xì)胞分泌能力不足，ECM 含量降低。研究表明椎間盤內(nèi)硫酸軟骨素含量與年齡呈負(fù)相關(guān)，而硫酸軟骨素減少會導(dǎo)致聚集蛋白聚糖與透明質(zhì)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(zhì)蛋白含量降低，水合作用減弱，椎間盤的生物力學(xué)性能下降。此外，ECM 中脂質(zhì)和基質(zhì)降解產(chǎn)物堆積，脂褐素和氧化基質(zhì)蛋白沉積，最終使透明膠凍狀的髓核呈現(xiàn)為黃棕色的纖維組織，髓核失去彈性而硬化。

膠原作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，具有低免疫原性，植入后炎癥反應(yīng)和細(xì)胞毒性反應(yīng)弱，生物安全性高。以膠原為基礎(chǔ)原料交聯(lián)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(fù)支架。但單一的膠原水凝膠支架，易被酶降解、穩(wěn)定性不足，機械性能弱。膠原與其他高分子成分交聯(lián)，形成混合水凝膠支架可增加支架穩(wěn)定性、提高支架搭載細(xì)胞的性能，常用于與膠原交聯(lián)的物質(zhì)有硫酸軟骨素 (CS)、殼聚糖(Chi)、透明質(zhì)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(lián)，將脂肪干細(xì)胞移植到水凝膠支架后，發(fā)現(xiàn)髓核細(xì)胞增加，ECM 合成增加。Suo 等

應(yīng)用膠原和殼聚糖結(jié)合，形成混合水凝膠支架，發(fā)現(xiàn)2% (m/v)/2% (m/v) Col/Chi支架在24 小時內(nèi)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(xì)胞修復(fù)髓核。髓核細(xì)胞外基質(zhì)主要成分為II 型膠原，以膠原為基礎(chǔ)原料結(jié)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(xì)胞外基質(zhì)，且具備一定的生物活性，但這類支架的生物活性、穩(wěn)定性在修復(fù)髓核退變效果仍不足。

（2）髓核營養(yǎng)供給予髓核退變

腰椎間盤作為人體最大的無血管、神經(jīng)組織，盤內(nèi)組織多無直接血供，其營養(yǎng)供給和物質(zhì)交換主要通過與周圍血管的彌散作用完成。當(dāng)血管減少、軟骨終板退變硬化時，彌散供應(yīng)作用下降、盤內(nèi)營養(yǎng)供給不足、盤內(nèi)代謝產(chǎn)物運輸受阻，最終影響NP 細(xì)胞代謝，促進髓核退變

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

（3）炎性反應(yīng)與髓核退變

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

。椎間盤退變時炎癥介質(zhì)如TNF-α、IL-1β 誘導(dǎo)細(xì)胞炎性反應(yīng)增加，加速髓核細(xì)胞衰老和凋亡。同時，長期處于炎性負(fù)荷狀態(tài)的椎間盤會再次募集趨化因子和炎癥因子，加重髓核細(xì)胞損傷，以此構(gòu)成髓核損傷退變的惡性循環(huán)。此外，促炎性因子TNF-α、IL-1β 上調(diào)神經(jīng)生長因子(nerve growth factor, NGF)和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) 的表達，而NGF、BDNF 參與椎間盤神經(jīng)支配及外周神經(jīng)敏化，促進盤內(nèi)微血管生成及痛覺神經(jīng)長入，導(dǎo)致盤源性腰痛

。

“每一把吉他和電吉他，都要經(jīng)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(chǎn)品多為中高端，質(zhì)量有很好的保障，使用多年也不會出現(xiàn)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。”郝洪旋說。而此話我們同樣在樂器展廳得到了驗證，在這里擺放了數(shù)百把10多年前制作的吉他產(chǎn)品，盡管經(jīng)過寒霜酷暑的考驗，它們并沒有因為環(huán)境和溫度濕度的影響，而發(fā)生性質(zhì)的改變。同樣，雅特樂器廠總經(jīng)理趙衛(wèi)國對他們的產(chǎn)品也有如此的保證。

炎性反應(yīng)通過影響髓核細(xì)胞代謝和細(xì)胞外基質(zhì)微環(huán)境加速椎間盤退變進程，同時也通過促進椎間盤異常神經(jīng)長入引起椎間盤源性疼痛。

2. 纖維環(huán)退變機制

纖維環(huán) (annulus fibrosus, AF) 是圍繞髓核組織的環(huán)形結(jié)構(gòu)，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(fù)荷的作用。纖維環(huán)退變主要與機械應(yīng)力、營養(yǎng)障礙等有關(guān)。

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(zhì)酸和纖維蛋白等。水凝膠支架，因類似髓核結(jié)構(gòu)，常被作為髓核修復(fù)支架，它具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)利于細(xì)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(zhì)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(jīng)濟價值，很多淳安百姓一度引進養(yǎng)殖鯰魚、鱸魚和鱖魚。

細(xì)胞對機械應(yīng)力的反應(yīng)是纖維環(huán)退變的關(guān)鍵因素。髓核退變后彈性降低，應(yīng)力傳導(dǎo)異常，AF 受力代償性增大。AF 在長期機械負(fù)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(xiàn)排列紊亂，失去韌性而變僵硬，最終出現(xiàn)環(huán)形裂隙。

事實上，高機械負(fù)荷下，AF 細(xì)胞代謝異常，基質(zhì)金屬蛋白酶生成增加，盤內(nèi)分解合成代謝失衡，穩(wěn)態(tài)被破壞，椎間盤退變加速。此外，AF 細(xì)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(chǎn)生炎癥反應(yīng)。Gawri 等

將分離的AF細(xì)胞置于一種高延伸硅橡膠培養(yǎng)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(fù)荷對細(xì)胞炎癥因子表達的影響，結(jié)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(dǎo)AF 細(xì)胞NO 生成增加，從而誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，抑制蛋白及膠原合成，促進細(xì)胞凋亡

。

上述研究表明機械刺激作為觸發(fā)因素，可引起一系列的纖維環(huán)退變相關(guān)級聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致纖維環(huán)退變。

髓核退變是椎間盤退變的主要表現(xiàn)，近年來，國內(nèi)外學(xué)者探索了針對髓核退變修復(fù)的支架。髓核修復(fù)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(xì)胞外基質(zhì) (nucleus pulposus-decellularised extracellular matrix, NP-dECM) 支架（見表1）。用于髓核修復(fù)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、合適的孔隙率，適合細(xì)胞黏附及增殖；⑤利于種子細(xì)胞向髓核樣細(xì)胞分化。

首先，在澆口杯處按上述滑道設(shè)計注意事項設(shè)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(dāng)鋼液上升至分型面時，釋放加熱好的鋼球，鋼球途經(jīng)滑道進入澆口杯，經(jīng)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(wěn)進入冒口。

椎間盤生長過程中血管數(shù)量下降，營養(yǎng)則主要通過滲透終板來對內(nèi)層及部分外層纖維環(huán)進行供給。終板鈣化、椎間盤生長營養(yǎng)通路變長，營養(yǎng)出現(xiàn)供給障礙，供氧不足的現(xiàn)象，細(xì)胞無氧代謝，乳酸蓄積，局部微環(huán)境pH 下降，從而影響AF 細(xì)胞活力和增殖速度。

NP 細(xì)胞衰老隨年齡增長而加劇，成年人椎間盤中有50%的細(xì)胞是衰老壞死的。當(dāng)細(xì)胞衰老時合成代謝下降，分解代謝增高，細(xì)胞代謝失衡。退變髓核組織中，衰老細(xì)胞產(chǎn)生的分解代謝酶如基質(zhì)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(guān)

。隨著退變程度增加，基質(zhì)蛋白被分解代謝酶溶解，ECM 內(nèi)蛋白大分子減少，ECM 結(jié)構(gòu)紊亂，導(dǎo)致髓核滲透壓降低、含水量減少，髓核力學(xué)傳導(dǎo)功能減弱。退變嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致椎間盤高度下降，椎間盤突出，椎間關(guān)節(jié)增生變形，整個脊柱力學(xué)改變，脊椎側(cè)彎變形，最終引起頑固性腰腿痛。

椎間盤退變是持續(xù)進展的病理生理過程，其作為多因素結(jié)果，退變機制廣泛而復(fù)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(fù)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(xì)胞移植或生物活性物質(zhì)提供載體，在椎間盤修復(fù)和重建方面極富潛力。

二、椎間盤修復(fù)的生物工程支架

1. 髓核修復(fù)支架

（2）營養(yǎng)障礙與纖維環(huán)退變

（1）天然高分子水凝膠類髓核支架

（1）機械應(yīng)力與纖維環(huán)退變

髓核細(xì)胞衰老通過影響細(xì)胞代謝、氧化損傷和細(xì)胞外基質(zhì)微環(huán)境等因素加重髓核退變，而髓核退變又可進一步加重細(xì)胞老化、導(dǎo)致細(xì)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(chǎn)物，因保留了膠原蛋白中的Arg-Gly-Asp (RGD)序列，利于細(xì)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(lián)。明膠與天然高分子化合物殼聚糖混合可制備創(chuàng)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(lián)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(fā)現(xiàn)支架可促進骨和細(xì)胞外基質(zhì)再生，然而戊二醛有細(xì)胞毒性，配制支架時需嚴(yán)格控制含量。明膠可影響支架的多孔結(jié)構(gòu)，明膠濃度越大支架孔徑越小。當(dāng)明膠濃度為1%時，孔徑最大 (36.87±2.68) μm

，適合細(xì)胞定植。10%葡萄糖與明膠復(fù)合水凝膠不僅力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，生物相容性也極佳

。單純明膠基支架降解率高、力學(xué)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(xiàn)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(diào)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(xì)胞產(chǎn)生的蛋白聚糖，從而有利于椎間盤基質(zhì)功能的維持，其結(jié)構(gòu)類似于椎間盤細(xì)胞外基質(zhì)中的糖胺聚糖，降解產(chǎn)物為氨基葡萄糖，可作為硫酸角質(zhì)素、硫酸軟骨素的合成原料，也是髓核細(xì)胞的重要營養(yǎng)物質(zhì)。Roughley等

將髓核細(xì)胞移植于殼聚糖水凝膠支架，發(fā)現(xiàn)殼聚糖可促進髓核細(xì)胞分泌大量蛋白聚糖，同時維持髓核細(xì)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(wǎng)格結(jié)構(gòu)、不利于細(xì)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(lián)形成混合水凝膠，可通過氫鍵和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)作用以增加支架的穩(wěn)定性，使其機械性能與髓核組織一致。Adoungotchodo 等

研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖-明膠混合水凝膠支架具有多孔性，利于髓核細(xì)胞黏附。以天然殼聚糖為基礎(chǔ)制備的類髓核水凝膠支架，可促進髓核細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞髓核樣分化，具有抗菌性、降解率可調(diào)控等優(yōu)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(zhì)共混，可提升支架性能。

應(yīng)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(xué)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(xì)胞外基質(zhì)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(fā)現(xiàn)支架的生物力學(xué)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(xì)胞相結(jié)合，注入綿羊的腰椎間盤12 月后發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)支架彈性與正常NP組織類似，細(xì)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(yīng)椎間盤的應(yīng)力環(huán)境。但合成高分子化合物的細(xì)胞毒性、對種子細(xì)胞增殖和代謝的影響，植入體內(nèi)后的毒性反應(yīng)以及降解產(chǎn)物毒性仍需進一步研究。目前仍缺乏高質(zhì)量天然與合成共混水凝膠支架的體內(nèi)研究。

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

（3）髓核脫細(xì)胞外基質(zhì) (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(rèn)知。由于本人的專業(yè)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(xué)者能夠給予批評指正。

髓核脫細(xì)胞外基質(zhì) (NP-dECM) 支架，是將髓核組織進行物理、化學(xué)或生物酶等方法脫細(xì)胞處理，獲得細(xì)胞外基質(zhì)，制備細(xì)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(xì)胞結(jié)合后顯示第3 天、第7 天細(xì)胞存活率近100%，在第3 天至第7 天細(xì)胞增殖達2.4 倍。Xu等

選擇0.5% SDS 脫細(xì)胞，制備NP-dECM 支架，質(zhì)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(zhì)干細(xì)胞 (human mesenchymal stem cells, hMSCs) 并植入兔退變的椎間盤中，發(fā)現(xiàn)支架可誘導(dǎo)hMSCs 向NP 樣細(xì)胞分化。2016 年，Huang等

將人髓核組織經(jīng)反復(fù)凍融、SDS、胰蛋白酶處理，結(jié)果顯示髓核組織脫細(xì)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(xì)胞相容性好等優(yōu)點，但目前仍缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的髓核脫細(xì)胞方案及評價指標(biāo)。髓核修復(fù)的支架種子細(xì)胞來源、類型、接種密度也缺乏一致性，且支架相關(guān)的體內(nèi)實驗仍不足。

2. 纖維環(huán)修復(fù)支架

AF 作為固定髓核、承載機械應(yīng)力的主要結(jié)構(gòu)，長期受力不均可導(dǎo)致纖維環(huán)退變破裂，而AF 自身修復(fù)能力不足，所以研究纖維環(huán)修復(fù)支架是十分必要的。纖維環(huán)修復(fù)支架材料可分為天然與合成兩大類。纖維環(huán)修復(fù)支架見表2。

（1）天然材料纖維環(huán)修復(fù)支架

天脊集團對變化管理嚴(yán)格實行“六個必須”：每天調(diào)度必須有變化調(diào)度管理表，分管領(lǐng)導(dǎo)在表上簽字；領(lǐng)導(dǎo)干部必須分級跟班（一級變化由所在單位主要領(lǐng)導(dǎo)、公司相關(guān)職能處室跟班，副總經(jīng)理以上關(guān)注；二級變化由所在單位車間級領(lǐng)導(dǎo)跟班，單位主要領(lǐng)導(dǎo)關(guān)注；三級變化由車間專人跟班）；必須對變化環(huán)節(jié)、非計劃作業(yè)環(huán)節(jié)進行超前安排；必須進行變化管理調(diào)度通報；必須對變化環(huán)節(jié)、非計劃作業(yè)環(huán)節(jié)實行“三鎖定”管理；組織非計劃作業(yè)，必須派安全人員現(xiàn)場跟蹤監(jiān)督。

天然材料有：膠原、殼聚糖、透明質(zhì)酸、海藻酸鹽等。I 型、II 型膠原分別作為外層、內(nèi)層纖維環(huán)的主要成分，起著維持纖維環(huán)穩(wěn)固的作用，以膠原為基質(zhì)材料的AF 支架備受學(xué)者青睞。研究發(fā)現(xiàn)

犬的AF 細(xì)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(xì)胞，可顯著延長細(xì)胞附著、增殖的時間，促進細(xì)胞外基質(zhì)合成

。Borem 等

將糖胺聚糖復(fù)合到纖維環(huán)修復(fù)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(huán)支架無法充分滿足纖維環(huán)功能需要，因此如何設(shè)計出機械性能好、抗壓和抗?fàn)坷芰姷闹Ъ苁悄壳把芯克鉀Q的重要問題。

（2）合成材料纖維環(huán)修復(fù)支架

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

發(fā)現(xiàn)聚三亞甲基碳酸酯-聚氨酯支架搭載骨髓來源干細(xì)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(nèi)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(fā)現(xiàn)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(zhì)合成。近年來，電紡技術(shù)被廣泛應(yīng)用于纖維環(huán)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(xué)性能可與天然纖維環(huán)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(xué)性能。

補澆的工藝參數(shù)主要涉及補澆的材質(zhì)、重量、溫度、澆速與補澆時機。補澆時機會對補澆效果產(chǎn)生較大影響，如果補澆距首次（前次）澆注的時間較短，型腔內(nèi)鋼液的液態(tài)收縮與凝固收縮量很小，后注入的鋼液與型腔內(nèi)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(qū)，則補澆操作依然起不到作用。

3.全椎間盤修復(fù)支架

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

無論自然基礎(chǔ)條件再好，如果不會合理的開發(fā)和保護，長此以往，對自然生態(tài)環(huán)境的破壞是巨大的。鄉(xiāng)村旅游雖然會給一個地方帶來豐厚的物質(zhì)財富，但如果不注重保護，就會出現(xiàn)一些負(fù)面的問題，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

Chik 等

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

將豬股骨松質(zhì)骨通過脫脂、脫鈣等方法制備脫鈣骨基質(zhì)與髓核脫細(xì)胞基質(zhì)相復(fù)合，發(fā)現(xiàn)支架的孔隙率、生物相容性、力學(xué)性能較好。Xu 等

后期的體內(nèi)實驗則進一步證實了由豬骨基質(zhì)明膠和豬軟骨細(xì)胞外基質(zhì)合成的纖維環(huán)-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(huán)，殼聚糖模擬髓核，將兩者混合構(gòu)建全椎間盤支架，結(jié)果表明此支架具有良好的機械性能和生物相容性。Kim 等

應(yīng)用多孔聚己內(nèi)酯模擬纖維環(huán)，透明質(zhì)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(nèi)，5 周后，發(fā)現(xiàn)該支架與天然組織椎間盤相似，且可維持椎間盤形態(tài)。

盡管部分研究探索了全椎間盤生物工程支架，并展現(xiàn)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(yīng)包括纖維環(huán)、髓核和軟骨終板，三種結(jié)構(gòu)混合的支架難以具有椎間盤“三明治”樣空間結(jié)構(gòu)。其次，合成的全椎間盤支架終板無血管結(jié)構(gòu)，使移植支架難以實現(xiàn)營養(yǎng)和代謝平衡。此外，全椎間盤支架難以實現(xiàn)注射移植，動態(tài)穩(wěn)定性亦不足。

三、總結(jié)與展望

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

當(dāng)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(xì)胞外基質(zhì)，這些支架可為細(xì)胞提供生存和種植空間，可作為搭載細(xì)胞的工具移植至椎間盤產(chǎn)生修復(fù)作用，同時還具備一定的機械性能。大量體內(nèi)和體外實驗研究均證實支架搭載細(xì)胞，特別是各種來源（骨髓、脂肪、臍帶等）的間充質(zhì)干細(xì)胞，具有更好的椎間盤修復(fù)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(zhuǎn)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(fù)研究，例如模擬脊柱自然應(yīng)力和慢性退變過程；②需要更深入，更全面的支架修復(fù)椎間盤退變的研究，應(yīng)從支架特點鑒定、支架修復(fù)作用評估和支架修復(fù)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(xì)胞多為其他來源的間充質(zhì)干細(xì)胞，而這些來源的干細(xì)胞難以適應(yīng)椎間盤局部微環(huán)境、影響其修復(fù)能力，后續(xù)研究可進一步優(yōu)選種子細(xì)胞，如椎間盤來源的干細(xì)胞或軟骨來源的干細(xì)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(fù)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(yōu)化改善和發(fā)展。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。

[1] Global burden of 369 diseases and injuries in 204 countries and territories, 1990-2019: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2019 [J]. Lancet, 2020, 396(10258):1204-1222.

[2] Urits I, Capuco A, Sharma M,

. Stem cell therapies for treatment of discogenic low back pain: a comprehensive review[J]. Curr Pain Headache Reports, 2019,23(9):1-12.

[3] 甘翼搏, 李培, 周強, 等. 不同濃度的葡聚糖/明膠復(fù)合水凝膠支架性能表征及其對體外構(gòu)建組織工程髓核的影響 [J]. 第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報, 2015, 37(8):707-712.

[4] Doench I, Ahn Tran T, David L,

. Cellulose nanofiber-reinforced chitosan hydrogel composites for intervertebral disc tissue repair[J]. Biomimetics (Basel),2019, 4(1):19.

[5] Xu J, Liu S, Wang S,

. Decellularised nucleus pulposus as a potential biologic scaffold for disc tissue engineering[J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl, 2019,99:1213-1225.

[6] 幸澤艇, 張達穎. 白細(xì)胞介素-1 對椎間盤退變影響的研究進展 [J]. 中國疼痛醫(yī)學(xué)雜志, 2011, 17(7):386-389.

[7] Collin EC, Carroll O, Kilcoyne M,

. Ageing affects chondroitin sulfates and their synthetic enzymes in the intervertebral disc[J]. Signal Transduct Target Ther,2017, 2:17049.

[8] 夏仁云, 俞猛, 夏侃, 等. 腰椎間盤退變的機制及基因治療 [J]. 中國疼痛醫(yī)學(xué)雜志, 2006,12(1):44-46, 49.

[9] Lyu FJ, Cui H, Pan H,

. Painful intervertebral disc degeneration and inflammation: from laboratory evidence to clinical interventions[J]. Bone Res, 2021, 9(1):7.

[10] Gawri R, Rosenzweig DH, Krock E,

. High mechanical strain of primary intervertebral disc cells promotes secretion of inflammatory factors associated with disc degeneration and pain[J]. Arthritis Res Ther, 2014, 16(1):R21.

[11] 金新蒙,楊鐵毅,王雷. 纖維環(huán)退變機制及生物學(xué)治療的研究綜述[J]. 中華骨與關(guān)節(jié)外科雜志, 2019,12(2):156-160.

[12] Zhou X, Wang J, Fang W,

. Genipin cross-linked type II collagen/chondroitin sulfate composite hydrogel-like cell delivery system induces differentiation of adipose-derived stem cells and regenerates degenerated nucleus pulposus[J]. Acta Biomater, 2018, 71:496-509.

[13] Suo H, Zhang J, Xu M,

. Low-temperature 3D printing of collagen and chitosan composite for tissue engineering[J]. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl,2021, 123:111963.

[14] Georgopoulou A, Papadogiannis F, Batsali A,

. Chitosan/gelatin scaffolds support bone regeneration[J]. J Mater Sci Mater Med, 2018, 29(5):59.

[15] Choi Y, Park MH, Lee K. Injectable thermoresponsive hydrogel/nanofiber hybrid scaffolds inducing human adipose-derived stem cell chemotaxis[J]. J Ind Eng Chem, 2020, 82:89-97.

[16] Roughley P, Hoemann C, DesRosiers E,

. The potential of chitosan-based gels containing intervertebral disc cells for nucleus pulposus supplementation[J].Biomaterials, 2006, 27(3):388-396.

[17] Adoungotchodo A, Epure LM, Mwale F,

. Chitosan-based hydrogels supplemented with gelatine and Link N enhance extracellular matrix deposition by encapsulated cells in a degenerative intervertebral disc environment[J]. Eur Cell Mater, 2021, 41:471-484.

[18] Schmitt C, Radetzki F, Stirnweiss A,

. Long-term pre-clinical evaluation of an injectable chitosan nanocellulose hydrogel with encapsulated adipose-derived stem cells in an ovine model for IVD regeneration[J]. J Tissue Eng Regen Med, 2021, 15(7):660-673.

[19] Mercuri JJ, Gill SS, Simionescu DT. Novel tissue-derived biomimetic scaffold for regenerating the human nucleus pulposus[J]. J Biomed Mater Res A, 2011, 96(2):422-435.

[20] Huang Z, Kohl B, Kokozidou M,

. Establishment of a cytocompatible cell-free intervertebral disc matrix for chondrogenesis with human bone marrow-derived mesenchymal stromal cells[J]. Cells Tissues Organs, 2016, 201(5):354-365.

[21] Saad L, Spector M. Effects of collagen type on the behavior of adult canine annulus fibrosus cells in collagen-glycosaminoglycan scaffolds[J]. J Biomed Mater Res A, 2004, 71(2):233-241.

[22] Shao X, Hunter CJ. Developing an alginate/chitosan hybrid fiber scaffold for annulus fibrosus cells[J]. J Biomed Mater Res A, 2007, 82(3):701-710.

[23] Borem R, Madeline A, Vela R Jr,

. Multi-laminate annulus fibrosus repair scaffold with an interlamellar matrix enhances impact resistance, prevents herniation and assists in restoring spinal kinematics[J]. J Mech Behav Biomed Mater, 2019, 95:41-52.

[24] Pirvu T, Blanquer SB, Benneker LM,

. A combined biomaterial and cellular approach for annulus fibrosus rupture repair[J]. Biomaterials, 2015, 42:11-19.

[25] Khandaker M, Kotturi H, Progri H,

. In vitro and in vivo effect of polycaprolactone nanofiber coating on polyethylene glycol diacrylate scaffolds for intervertebral disc repair[J]. Biomed Mater, 2021, 16(4). doi:10.1088/1748-605X/abfd12.

[26] Dewle A, Rakshasmare P, Srivastava A. A polycaprolactone (PCL)-supported electrocompacted aligned collagen type-I patch for annulus fibrosus repair and regeneration[J]. ACS Appl Bio Mater, 2021, 4(2):1238-1251.

[27] Chik TK, Chooi WH, Li YY,

. Bioengineering a multicomponent spinal motion segment construct-a 3D model for complex tissue engineering[J]. Adv Healthc Mater, 2015, 4(1):99-112.

[28] Xu H, Xu B, Yang Q,

. Fabrication and analysis of a novel tissue engineered composite biphasic scaffold for annulus fibrosus and nucleus pulposus[J]. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi, 2013, 27(4):475-480.

[29] Xu B, Xu H, Wu Y,

. Intervertebral disc tissue engineering with natural extracellular matrix-derived biphasic composite scaffolds[J]. PLoS One, 2015, 10(4):e0124774.

[30] Yuan D, Chen Z, Xiang X,

. The establishment and biological assessment of a whole tissue-engineered intervertebral disc with PBST fibers and a chitosan hydrogel in vitro and in vivo[J]. J Biomed Mater Res B Appl Biomater, 2019, 107(7):2305-2316.

[31] Kim DH, Martin JT, Gullbrand SE,

. Fabrication,maturation, and implantation of composite tissue-engineered total discs formed from native and mesenchymal stem cell combinations[J]. Acta Biomater, 2020, 114:53-62.