中国组织工程研究 ›› 2024, Vol. 28 ›› Issue (21): 3385-3392.doi: 10.12307/2024.601
• 骨与关节综述 bone and joint review • 上一篇 下一篇
组织工程治疗股骨头坏死软骨下分离的适用技术
黄艺轩，陈 浩，薛 鹏，席洪钟，何 帅，孙光权，杜 斌，刘 锌
- 南京中医药大学附属医院，江苏省南京市 210029
-
收稿日期:2023-05-19接受日期:2023-07-20出版日期:2024-07-28发布日期:2023-09-28 -
通讯作者:刘锌，主治医师，南京中医药大学附属医院，江苏省南京市 210029 杜斌，博士生导师，主任医师，南京中医药大学附属医院，江苏省南京市 210029 -
作者简介:黄艺轩，男，1997年生，南京中医药大学在读硕士，主要从事股骨头坏死保髋领域研究。 -
基金资助:国家自然科学基金面上项目(82074471)，项目负责人：杜斌；国家自然科学基金青年基金(81804117)，项目负责人：刘锌
Applicable techniques for subchondral separation of femoral head necrosis treated by tissue engineering
Huang Yixuan, Chen Hao, Xue Peng, Xi Hongzhong, He Shuai, Sun Guangquan, Du Bin, Liu Xin
- Affiliated Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210029, Jiangsu Province, China
-
Received:2023-05-19Accepted:2023-07-20Online:2024-07-28Published:2023-09-28 -
Contact:Liu Xin, Attending physician, Affiliated Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210029, Jiangsu Province, China Du Bin, Doctoral supervisor, Chief physician, Affiliated Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210029, Jiangsu Province, China -
About author:Huang Yixuan, Master candidate, Affiliated Hospital of Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210029, Jiangsu Province, China -
Supported by:National Natural Science Foundation of China (General Project), No. 82074471 (to DB); National Natural Science Foundation of China (Youth Fund), No. 81804117 (to LX)
摘要：
文题释义：
新月征：指在髋关节X射线片上坏死的股骨头位于软骨下出现的新月形低密度影区域，表明软骨下骨发生骨折。骨-软骨界面：指位于长骨末端关节处骨向软骨转变的界面，该界面在细胞及细胞外基质组成、营养代谢及力学性能方面存在梯度性的复杂变化。
背景：股骨头坏死出现新月征是病情进程的“分水岭”，修复和稳定骨-软骨界面对阻止病情继续进展和预防股骨头塌陷尤为重要。利用组织工程学同步修复、整合骨-软骨界面具有潜在优势。
目的：综述探讨解决股骨头坏死软骨下分离的潜在适宜技术。方法：检索1970年1月至2023年4月PubMed、Web of Science及中国知网、万方数据库中发表的相关文献，英文检索词：“Femoral head necrosis，Avascular necrosis of femoral head，Osteonecrosis of femoral head”等，中文检索词：“股骨头坏死，软骨下骨，软骨，软骨与软骨下骨整合”等，最终纳入114篇文献进行综述分析。
结果与结论：①结构缺陷、缺血缺氧环境、炎症因素和应力集中可能造成股骨头坏死软骨下分离现象，软骨下骨分离会造成塌陷进展，并且可能与保髋手术失败相关，利用组织工程支架实现支架与骨-软骨界面的整合是治疗股骨头坏死软骨下分离的潜在方法之一。②目前的文献研究表明，多相、梯度支架和复合材料在促进骨、软骨细胞黏附与增殖，骨软骨基质的沉积方面均有提升，有助于支架与骨-软骨界面的整合，对治疗股骨头坏死软骨下分离有参考价值。③通过对支架表面进行修饰可以提高与界面整合的效率，但有各自不同的优缺点，提供不同环境的支架能够诱导同种间充质干细胞差异分化，有助于不同界面之间的整合。④未来有望应用于股骨头坏死软骨下分离的支架应为复合材料，具有梯度化和差异化的仿生结构，通过表面修饰和干细胞加载促进骨-软骨界面与支架的整合以实现治疗目的，但仍需进一步研究验证，而支架的降解速率与修复进度同步和不同界面之间的稳定性是未来需要解决的主要问题。
https://orcid.org/0000-0003-1464-9073 (黄艺轩)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
中图分类号:
引用本文
黄艺轩, 陈 浩, 薛 鹏, 席洪钟, 何 帅, 孙光权, 杜 斌, 刘 锌. 组织工程治疗股骨头坏死软骨下分离的适用技术[J]. 中国组织工程研究, 2024, 28(21): 3385-3392.
Huang Yixuan, Chen Hao, Xue Peng, Xi Hongzhong, He Shuai, Sun Guangquan, Du Bin, Liu Xin. Applicable techniques for subchondral separation of femoral head necrosis treated by tissue engineering[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2024, 28(21): 3385-3392.
2.1 骨-软骨界面 骨-软骨界面是股骨头坏死中发生软骨下分离直至塌陷过程中的关键组织界面。因此，设计组织工程应用于该界面，必须了解骨软骨组织之间结构与功能的特点。软骨根据软骨细胞形态或细胞外基质成分，在垂直方向上分为了3个区域：浅层(切线层)、中层(过渡区)和深层(基底区)，分别占据总体的10%，60%和30%。在细胞形态方面，浅层软骨细胞呈椭圆形，中间层为球形，深层则是由球形软骨细胞和胶原纤维呈垂直柱状排列[17]。随着软骨逐渐加深，软骨细胞数量和外基质的含水量下降，蛋白多糖和胶原纤维含量上升[18]。
软骨下区由软骨下骨板和软骨下松质骨构成，前者更接近皮质骨特点，由垂直于关节面的细小骨小梁和胶原纤维层组成；随着深度的加深，骨小梁之间的间隙明显扩大构成了软骨下松质骨。在组成成分上两者均由Ⅰ型胶原纤维和蛋白多糖等有机物与羟基磷灰石构成[19]。在软骨下区可以看到大量的动脉和静脉的微小分支，可以将营养物质送入钙化软骨层[20]。
软骨与软骨下骨之间存在钙化软骨，属于骨与软骨之间的过渡区域。由肥大的软骨细胞和不同比例的Ⅰ型胶原、透明质酸及羟基磷灰石构成[21]，其整合了软骨与软骨下骨的特性，并且通过连续的胶原纤维将不同的界面整合在一起。并且钙化软骨对软骨与软骨下骨之间的应力传导至关重要，机械应力刺激通过钙化软骨传递到软骨下骨[22]。最近几年的研究发现，除了承担软骨与软骨下骨之间生物力学耦合作用之外，钙化软骨可能还有助于两者之间物质传递的作用[23]。潮汐线是深层软骨与钙化软骨之间的三维结构，其中通过纵向的胶原(主要是Ⅱ型胶原)纤维将深层软骨与钙化软骨层束缚在一起，为两者提供栓系机制，并对抗关节面的剪切力[24]。
2.2 股骨头坏死与软骨下分离 目前关于股骨头坏死的病理标本的研究中发现，坏死的股骨头存在软骨下骨的骨折，并且伴随软骨与软骨下骨的分离现象[5-7，25]，具体病例见图3。汝强[5]通过收集了25例ARCOⅢ期股骨头坏死标本观察大体形态、冠状剖面和组织学切片，更进一步的指出骨与软骨层面的分离在组织学上发生在钙化软骨与软骨下骨板之间。这与组织学中钙化软骨与软骨下骨板之间没有胶原纤维通过相关[26]。病理学研究也发现股骨头坏死与正常股骨头相比软骨下骨的胶原纤维排列稀疏，胶原含量下降[27]。不同的病理机制可能导致股骨头骨-软骨界面发生分离，而骨-软骨界面的分离又可能进一步加重股骨头塌陷的进展。在血供方面，目前的研究认为ARCOⅠ期的软骨下骨血供与ARCOⅢ期之间存在明显差异[28]，这可能会影响到软骨的组织代谢[29]，表现在软骨基质与糖胺聚糖含量的下降[30-31]。在病理环境方面，除了血供减少所造成的缺血缺氧环境，ARCOⅢ期软骨退变和软骨下病变与炎症环境中关节腔中炎症因子白细胞介素33和白细胞介素6的升高相关[32]。在生物力学方面，由于骨质的破坏和修复反复进行，坏死区与修复区弹性模量之间的差异导致局部出现应力集中现象，发生软骨下骨小梁的微骨折向下塌陷形成与软骨之间的孔隙[33]。上述对软骨与软骨下骨的影响均可能是出现软骨与软骨下骨分离现象的诱因。
在自然病程中，发生软骨下分离股骨头在应力作用于局部软骨时，由于失去了软骨下骨对应力的分散传导，软骨将出现塌陷，进而发展为撕裂、剥脱，最终损伤到软骨全层[34-35]。在保髋手术的失败案例中同样存在软骨与软骨下分离的现象[13，36]，说明植入物并未实现骨-软骨界面的整合，说明保髋手术失败可能与股骨头骨-软骨界面整合不良存在关系。
2.3 股骨头软骨下分离组织工程适应技术的进展 根据股骨头软骨下骨分离机制，利用组织工程技术实现骨-软骨界面的重新整合是解决该问题的可能方法。骨-软骨整合过程包括了骨、软骨细胞的黏附和增殖，间充质干细胞成骨与成软骨分化，骨、软骨基质的沉积，目前组织工程支架在上述过程中均有报道，文章将从支架材料、支架结构、表面修饰和细胞加载4个大方向，比较不同类型技术方式在促进界面整合和骨软骨修复的效果和优缺点，为后续的方法设计提供参考和借鉴。
2.3.1 支架材料 由于涉及到骨与软骨两个不同界面，必须要求支架材料与软骨细胞和骨细胞均具有良好生物相容性和生物活性。天然材料在生物学性能方面具有优势。但是考虑到在股骨头坏死软骨下分离初期，软骨下骨塌陷后原本的力学结构破坏，此时软骨结构相对完好，支架材料必须提供足够的机械支撑和与不同界面整合的能力，单纯的天然材料不能完全满足需求，因此复合材料支架是目前最为理想的材料。目前应用于股骨头坏死的支架复合材料方案主要为生物陶瓷/金属复合材料[37-38]、天然聚合物/金属离子复合材料[39-40]、生物陶瓷/人工有机聚合物[41-42]、生物陶瓷/天然聚合物复合物材料[43]。利用复合材料以实现的生物学和力学双重目的[44-58]，不同支架材料的优缺点详见表1。
在天然聚合物中，透明质酸和胶原等作为细胞外基质的主要成分，具有良好的生物相容性和生物活性，在支架材料中加入透明质酸、胶原等可促进细胞外基质和软骨形成基因的表达[59]，促进软骨形成[40，59-60]。LIU等[40]设计的多孔钽/胶原膜支架植入兔股骨头坏死骨软骨缺损区，术后12周在缺损边缘附近的钽顶上可见透明软骨。针对天然聚合物材料机械性能和骨传导能力不能满足软骨下力学要求，可加入羟基磷灰石、β-磷酸三钙颗粒以模仿骨-软骨界面。LIU等[61]设计的类人胶原/透明质酸在骨层添加纳米羟基磷灰石颗粒构建的双相支架抗压强度达到(212.11±13.49) kPa，可承受20次以上的压缩，变形量为70%。此外，复合材料中添加天然聚合物如明胶、壳聚糖及海藻酸钠等具有黏附属性，可避免多相支架在不同界面出现分层或结合不良的情况[46，62-63]，这种特征可能与胺基和羟基之间形成的氢键以及天然聚合物链之间的疏水相互作用有关[63]。ZHU等[46]设计的分层支架中表明当界面处海藻酸钠含量越高时，界面的结合越强。
2.3.2 支架结构 目前不同结构梯度的支架已经在股骨头坏死领域中被报道，根据股骨头不同部位所需要的力学和骨传导性能，在孔隙率、力学强度和降解速率方面实现支架结构的差异[55]，但目前的研究大多聚焦于皮质骨-松质骨的单一骨界面。QIANG等[64]设计的骨-软骨界面支架植入狗股骨头体内实验尚未取得预期效果。要想构建理想的支架实现骨-软骨界面的整合，除了支架材料外，支架结构的选择更加关键。由于骨软骨组织天然的结构分层，单相支架中软骨组织再生程度低，不能完全模拟天然骨-软骨界面，因此无法同时支持软骨与骨的生成[60]。因此双相支架、多相支架和更符合真实生理环境的梯度支架不断被报道。
双相支架：双相支架通常顶部接近软骨端设计为天然聚合物或合成聚合物水凝胶，底部设计为接近骨的生物陶瓷或复合聚合物。FRYHOFER等[65]利用光交联技术制备了软骨层为装载有间充质干细胞的透明质酸水凝胶，软骨下骨层则为多孔聚已内酯支架，在含有转化生长因子β3的培养基中培养长达8周，其结果表明，该制备工艺与细胞活力相容，糖胺聚糖、胶原蛋白含量和力学性能随时间延长而增加。ERICKSON等[60]利用热相分离技术制备了双相支架，其以壳聚糖为主要成分，壳聚糖/透明质酸构成软骨层，羟基磷灰石/钙构成钙化软骨层，体外培养实验中成软骨细胞和成骨细胞相关基因表达说明该支架具有用于骨软骨组织再生的潜力。此外，通过改变孔隙率大小、材料形态或添加生长因子也可以实现双相支架的设计[66-68]。双相支架的出现基本解决了软骨与骨界面组织结构差异的特点，但是由于材料之间的差异，在体内降解速度可能不同，将导致支架的稳定性和生物相容性受到影响[69]。股骨头负重特点是持续重复的，骨层支架降解速度过快，坏死区不能及时修复，极易发生塌陷[64]，因此还需要进一步讨论软骨层与骨层的降解速率。
多相支架：钙化软骨层在骨-软骨界面中具有关键的机械和生理作用，充当软骨与软骨下骨的生物化学屏障和机械力学过渡[70]。多相支架尤其是三相支架的出现，更加拟合骨软骨的结构分层。通常中间层相较双相支架正好模拟钙化软骨层的结构。KORPAYEV等[63]采用冷冻干燥法制备由壳聚糖/Ⅰ型胶原/纳米羟基磷灰石颗粒构成的软骨下骨层，通过热凝胶法制备壳聚糖/Ⅱ型胶原的软骨层和壳聚糖/Ⅱ胶原/纳米羟基磷灰石颗粒的钙化软骨层，在培养基培养21 d后，ATDC 5和MC3T3-E细胞增殖都得到了促进，细胞外基质含量也显著增加。但该实验研究只进行了皮下的排异实验，未进一步验证骨软骨缺损的修复能力。虽然多相支架更接近实际骨软骨分层，但是多种材料组合将增加制备技术的难度，不同材料之间的结合能力与降解速率也是必须考虑的问题，否则可能出现分离、脱落的情况，这将影响支架的稳定性[47]。
梯度支架：梯度支架不同于双相支架和多相支架，不同材料之间没有明显的分界面，而是由不同材料按照一定比例和顺序构成，其含量和性质会随着位置的改变而改变。目前KAWAI等[55]报道了应用于股骨头坏死的梯度支架，该支架具有中段低孔隙率(15%)和近端远端高孔隙率(65%)的特点，实现了降解速率和力学强度的功能梯度。虽然目前没有股骨头坏死骨-软骨界面的研究，但在膝关节骨-软骨缺损模型中有许多进展。XIAO等[71]利用冷冻干燥法与离心法组合制备出的丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石支架具有渐进变化的孔隙和羟基磷灰石浓度差异。MOHAN等[72]制备了具有生长因子骨形态发生蛋白2和羟基磷灰石有梯度差异的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid，PLGA)支架，12周的兔缺损体内实验表明，当这两种梯度差异同时存在时具有高糖胺聚糖含量的覆盖软骨层、适当的厚度以及与周围软骨和下层骨的整合。目前梯度支架的性能受到材料性质和制备工艺的限制，尚难达到完全理想的生物学效应。支架结构相关文献详见表2。
2.3.3 支架材料的修饰 组织工程支架植入体内后，材料表面最先与细胞和组织接触，植物材料的表面形态和化学成分能够直接影响成骨细胞、软骨细胞的黏附、增殖和分化的行为，最终影响植入物对不同界面的整合成功率[73]。支架材料可以通过表面修饰的方式满足不同界面的特性。
表面涂覆改性：该技术是指通过物理吸附的方式在支架材料表面引入新的功能基团，以改善支架表面性能和细胞黏附、增殖和分化等能力。常用的生物活性物质包括纤连蛋白、胶原、层连蛋白和聚赖氨酸等。其中纤连蛋白是一种黏附性多功能蛋白，其参与细胞-基质复合物的组成，并在细胞外基质的组织中发挥作用[74]，涉及调节机制的组装、增殖、黏附和组织重塑[75]。目前研究表明纤连蛋白通过表面涂覆修饰组织工程支架具有促进干细胞黏附和分化、促进软骨细胞分化和诱导血管内皮化的作用[76-79]。但是物理吸附的方式存在表面脱落及持久性差的问题，这是未来需要解决的问题。
等离子体改性：该技术通过足够高的能量使反应物激发、分离，并保持反应体系低温甚至室温，能够将聚合物表面各种化学键断裂、重组或引入新的官能团，实现改性。聚合物表面的官能团对于材料与界面的整合具有重要意义。例如羟基、氨基、羧基及羰基等可以调节支架表面的亲水键和电荷促进细胞的黏附与增殖[80-83]。ESBAH等[82]利用等离子体技术将羧基添加到壳聚糖/聚氧乙烯静电纺丝纤维支架中，通过增加表面湿润性来增强MC3T3成骨细胞在等离子体激活纤维上的黏附和增殖。XUE等[84]利用等离子改性技术将淫羊藿苷和镁离子修饰β-磷酸三钙支架表面，在兔股骨头坏死模型中表现出良好的成骨和成血管能力。
光化学交联：该方法通常将目标分子与光偶联剂进行化学反应，生成有光活性基团的衍生物，然后进行光化学反应使目标分子共价偶联到高分子材料表面，通过调节光的强度和曝光时间来精准控制交联密度和物理化学性质，以促进细胞增殖和分化[85]。此外，为了功能化支架，可以将许多添加物如纳米颗粒、功能性细胞、药物和细胞因子引入支架系统中[86-89]，改善支架物理和化学性质。HAM等[89]设计的偶氮二苯/壳聚糖/胶原支架通过光交联将骨形态发生蛋白2固定在支架表面，在大鼠颅骨缺损模型中表现出较好的成骨能力。HUA等[90]研制了一种基于光交联软骨/骨衍生细胞外基质的双相骨-软骨整合支架，能够实现对双相骨-软骨整合微环境的仿生和重建。
表面拓扑结构修饰：通过对材料表面的拓扑结构进行修饰，例如修饰材料表面的孔隙大小及分布影响细胞的黏附、增殖和分化，从而影响支架与界面之间的整合[91]。激光处理的支架提供了足够的表面用于细胞黏附和增殖，并且可以具有与植入体内的活细胞直接结合的能力。DASKALOVA等[92]利用激光飞秒技术在3D打印聚已内酯支架增加孔隙率改善亲水性，成骨细胞在改性后支架上活性增强。此外，利用激光消融可以在电纺纳米纤维支架中形成微米级孔隙促进胶原凝胶渗透来改善界面整合，并且有利于避免多相支架之间的分层[93]。
文章总结了支架材料不同的表面修饰优缺点[92-97]，见表3。
2.3.4 种子细胞的加载 在骨软骨工程支架中对修复细胞培养是骨-软骨界面整合的一种方法，最常用于组织工程的是干细胞。干细胞因其强大的扩增能力、多向分化潜能以及可自体取材的特征，已逐渐成为种子细胞的首选。骨髓间充质干细胞是第一个被发现的间充质干细胞，也是目前在治疗股骨头坏死中常用的间充质干细胞[98]。目前的研究发现在缺氧条件下的骨髓间充质干细胞增殖能力、集落形成能力和成骨基因表达能力均显著增强[99]。此外骨髓间充质干细胞还具有向软骨细胞分化的能力，LIU等[40]设计的Bio-Gide胶原/多孔钽支架加载骨髓间充质干细胞植入兔股骨头坏死模型，在术后12周支架顶部出现透明软骨，表明骨髓间充质干细胞在股骨头坏死中具有骨软骨修复能力。
脂肪间充质干细胞来源于脂肪，其来源丰富、容易获得，且具有分化为软骨、肌腱、骨骼肌和脂肪的潜力[43]。在兔股骨头坏死模型中，加载脂肪间充质干细胞的支架表现出了骨、软骨修复和成血管能力[43]。但是与骨髓间充质干细胞相比，脂肪间充质干细胞的成软骨能力较低，但可以通过转化生长因子、骨形态发生蛋白或者胰岛素样生长因子联合使用来克服这一缺点[100]。QIN等[101]设计的支架在骨形态发生蛋白2和胰岛素样生长因子1诱导下，放置于软骨区，支持脂肪干细胞球体的形成和融合，导致软骨分化。体外培养7 d后脂肪干细胞出现向骨区的迁移，28 d后开始诱导成骨。另有报道不借助生长因子，仅通过一种钙梯度支架也实现了同时诱导脂肪干细胞的成骨和软骨形成[70]。
滑膜间充质干细胞易获得，不易受到疾病、年龄等因素影响，比骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞具有更强的移植存活率、快速增殖和成软骨能力[102]。目前已经报道使用滑膜间充质干细胞治疗股骨头坏死[103-104]，但滑膜间充质干细胞的分离产量极低，难以从有限的滑膜中获得所需的临床用量。KIM等[105]首次尝试通过采用基于重演组织特异性离体稳态的微器官培养系统来保护生态位的非酶促分离滑膜间充质干细胞；研究表明与骨髓间充质干细胞相比，其软骨微组织形成增加了9倍，硫酸化蛋白聚糖沉积增加了13倍，其设计的PLGA纤维支架将滑膜间充质干细胞与骨形态发生蛋白7联合植入兔模型关节内，研究中其展现出了良好的透明软骨再生的能力。
脐带间充质干细胞具有易获取、免疫原性低、产量高及扩增稳定等明显优势，在许多疾病中作为治疗手段，无免疫排斥反应或毒性反应。研究表明，脐带间充质干细胞能够在缺血缺氧微环境中存活，细胞具有分泌功能，对股骨头坏死的病理过程和组织代谢有积极影响[106]。在骨软骨组织工程支架中，通过负载脐带间充质干细胞可以向成骨与成软骨分化，增强对骨软骨缺损的修复能力[107-108]。但目前对股骨头坏死中修复骨-软骨界面目前还尚未见报道。
上述间充质干细胞均表现出向成骨、成软骨细胞分化的潜力，为解决骨-软骨界面整合，同一种间充质干细胞同时向成骨和成软骨细胞分化仍然是目前的难点。目前报道通过负载不同生长因子和不同浓度Ca2+可以实现间充质干细胞差异分化[70，109]，为后续的研究提供了思路。
软骨下区由软骨下骨板和软骨下松质骨构成，前者更接近皮质骨特点，由垂直于关节面的细小骨小梁和胶原纤维层组成；随着深度的加深，骨小梁之间的间隙明显扩大构成了软骨下松质骨。在组成成分上两者均由Ⅰ型胶原纤维和蛋白多糖等有机物与羟基磷灰石构成[19]。在软骨下区可以看到大量的动脉和静脉的微小分支，可以将营养物质送入钙化软骨层[20]。
软骨与软骨下骨之间存在钙化软骨，属于骨与软骨之间的过渡区域。由肥大的软骨细胞和不同比例的Ⅰ型胶原、透明质酸及羟基磷灰石构成[21]，其整合了软骨与软骨下骨的特性，并且通过连续的胶原纤维将不同的界面整合在一起。并且钙化软骨对软骨与软骨下骨之间的应力传导至关重要，机械应力刺激通过钙化软骨传递到软骨下骨[22]。最近几年的研究发现，除了承担软骨与软骨下骨之间生物力学耦合作用之外，钙化软骨可能还有助于两者之间物质传递的作用[23]。潮汐线是深层软骨与钙化软骨之间的三维结构，其中通过纵向的胶原(主要是Ⅱ型胶原)纤维将深层软骨与钙化软骨层束缚在一起，为两者提供栓系机制，并对抗关节面的剪切力[24]。
2.2 股骨头坏死与软骨下分离 目前关于股骨头坏死的病理标本的研究中发现，坏死的股骨头存在软骨下骨的骨折，并且伴随软骨与软骨下骨的分离现象[5-7，25]，具体病例见图3。汝强[5]通过收集了25例ARCOⅢ期股骨头坏死标本观察大体形态、冠状剖面和组织学切片，更进一步的指出骨与软骨层面的分离在组织学上发生在钙化软骨与软骨下骨板之间。这与组织学中钙化软骨与软骨下骨板之间没有胶原纤维通过相关[26]。病理学研究也发现股骨头坏死与正常股骨头相比软骨下骨的胶原纤维排列稀疏，胶原含量下降[27]。不同的病理机制可能导致股骨头骨-软骨界面发生分离，而骨-软骨界面的分离又可能进一步加重股骨头塌陷的进展。在血供方面，目前的研究认为ARCOⅠ期的软骨下骨血供与ARCOⅢ期之间存在明显差异[28]，这可能会影响到软骨的组织代谢[29]，表现在软骨基质与糖胺聚糖含量的下降[30-31]。在病理环境方面，除了血供减少所造成的缺血缺氧环境，ARCOⅢ期软骨退变和软骨下病变与炎症环境中关节腔中炎症因子白细胞介素33和白细胞介素6的升高相关[32]。在生物力学方面，由于骨质的破坏和修复反复进行，坏死区与修复区弹性模量之间的差异导致局部出现应力集中现象，发生软骨下骨小梁的微骨折向下塌陷形成与软骨之间的孔隙[33]。上述对软骨与软骨下骨的影响均可能是出现软骨与软骨下骨分离现象的诱因。
在自然病程中，发生软骨下分离股骨头在应力作用于局部软骨时，由于失去了软骨下骨对应力的分散传导，软骨将出现塌陷，进而发展为撕裂、剥脱，最终损伤到软骨全层[34-35]。在保髋手术的失败案例中同样存在软骨与软骨下分离的现象[13，36]，说明植入物并未实现骨-软骨界面的整合，说明保髋手术失败可能与股骨头骨-软骨界面整合不良存在关系。
2.3 股骨头软骨下分离组织工程适应技术的进展 根据股骨头软骨下骨分离机制，利用组织工程技术实现骨-软骨界面的重新整合是解决该问题的可能方法。骨-软骨整合过程包括了骨、软骨细胞的黏附和增殖，间充质干细胞成骨与成软骨分化，骨、软骨基质的沉积，目前组织工程支架在上述过程中均有报道，文章将从支架材料、支架结构、表面修饰和细胞加载4个大方向，比较不同类型技术方式在促进界面整合和骨软骨修复的效果和优缺点，为后续的方法设计提供参考和借鉴。
2.3.1 支架材料 由于涉及到骨与软骨两个不同界面，必须要求支架材料与软骨细胞和骨细胞均具有良好生物相容性和生物活性。天然材料在生物学性能方面具有优势。但是考虑到在股骨头坏死软骨下分离初期，软骨下骨塌陷后原本的力学结构破坏，此时软骨结构相对完好，支架材料必须提供足够的机械支撑和与不同界面整合的能力，单纯的天然材料不能完全满足需求，因此复合材料支架是目前最为理想的材料。目前应用于股骨头坏死的支架复合材料方案主要为生物陶瓷/金属复合材料[37-38]、天然聚合物/金属离子复合材料[39-40]、生物陶瓷/人工有机聚合物[41-42]、生物陶瓷/天然聚合物复合物材料[43]。利用复合材料以实现的生物学和力学双重目的[44-58]，不同支架材料的优缺点详见表1。
在天然聚合物中，透明质酸和胶原等作为细胞外基质的主要成分，具有良好的生物相容性和生物活性，在支架材料中加入透明质酸、胶原等可促进细胞外基质和软骨形成基因的表达[59]，促进软骨形成[40，59-60]。LIU等[40]设计的多孔钽/胶原膜支架植入兔股骨头坏死骨软骨缺损区，术后12周在缺损边缘附近的钽顶上可见透明软骨。针对天然聚合物材料机械性能和骨传导能力不能满足软骨下力学要求，可加入羟基磷灰石、β-磷酸三钙颗粒以模仿骨-软骨界面。LIU等[61]设计的类人胶原/透明质酸在骨层添加纳米羟基磷灰石颗粒构建的双相支架抗压强度达到(212.11±13.49) kPa，可承受20次以上的压缩，变形量为70%。此外，复合材料中添加天然聚合物如明胶、壳聚糖及海藻酸钠等具有黏附属性，可避免多相支架在不同界面出现分层或结合不良的情况[46，62-63]，这种特征可能与胺基和羟基之间形成的氢键以及天然聚合物链之间的疏水相互作用有关[63]。ZHU等[46]设计的分层支架中表明当界面处海藻酸钠含量越高时，界面的结合越强。
2.3.2 支架结构 目前不同结构梯度的支架已经在股骨头坏死领域中被报道，根据股骨头不同部位所需要的力学和骨传导性能，在孔隙率、力学强度和降解速率方面实现支架结构的差异[55]，但目前的研究大多聚焦于皮质骨-松质骨的单一骨界面。QIANG等[64]设计的骨-软骨界面支架植入狗股骨头体内实验尚未取得预期效果。要想构建理想的支架实现骨-软骨界面的整合，除了支架材料外，支架结构的选择更加关键。由于骨软骨组织天然的结构分层，单相支架中软骨组织再生程度低，不能完全模拟天然骨-软骨界面，因此无法同时支持软骨与骨的生成[60]。因此双相支架、多相支架和更符合真实生理环境的梯度支架不断被报道。
双相支架：双相支架通常顶部接近软骨端设计为天然聚合物或合成聚合物水凝胶，底部设计为接近骨的生物陶瓷或复合聚合物。FRYHOFER等[65]利用光交联技术制备了软骨层为装载有间充质干细胞的透明质酸水凝胶，软骨下骨层则为多孔聚已内酯支架，在含有转化生长因子β3的培养基中培养长达8周，其结果表明，该制备工艺与细胞活力相容，糖胺聚糖、胶原蛋白含量和力学性能随时间延长而增加。ERICKSON等[60]利用热相分离技术制备了双相支架，其以壳聚糖为主要成分，壳聚糖/透明质酸构成软骨层，羟基磷灰石/钙构成钙化软骨层，体外培养实验中成软骨细胞和成骨细胞相关基因表达说明该支架具有用于骨软骨组织再生的潜力。此外，通过改变孔隙率大小、材料形态或添加生长因子也可以实现双相支架的设计[66-68]。双相支架的出现基本解决了软骨与骨界面组织结构差异的特点，但是由于材料之间的差异，在体内降解速度可能不同，将导致支架的稳定性和生物相容性受到影响[69]。股骨头负重特点是持续重复的，骨层支架降解速度过快，坏死区不能及时修复，极易发生塌陷[64]，因此还需要进一步讨论软骨层与骨层的降解速率。
多相支架：钙化软骨层在骨-软骨界面中具有关键的机械和生理作用，充当软骨与软骨下骨的生物化学屏障和机械力学过渡[70]。多相支架尤其是三相支架的出现，更加拟合骨软骨的结构分层。通常中间层相较双相支架正好模拟钙化软骨层的结构。KORPAYEV等[63]采用冷冻干燥法制备由壳聚糖/Ⅰ型胶原/纳米羟基磷灰石颗粒构成的软骨下骨层，通过热凝胶法制备壳聚糖/Ⅱ型胶原的软骨层和壳聚糖/Ⅱ胶原/纳米羟基磷灰石颗粒的钙化软骨层，在培养基培养21 d后，ATDC 5和MC3T3-E细胞增殖都得到了促进，细胞外基质含量也显著增加。但该实验研究只进行了皮下的排异实验，未进一步验证骨软骨缺损的修复能力。虽然多相支架更接近实际骨软骨分层，但是多种材料组合将增加制备技术的难度，不同材料之间的结合能力与降解速率也是必须考虑的问题，否则可能出现分离、脱落的情况，这将影响支架的稳定性[47]。
梯度支架：梯度支架不同于双相支架和多相支架，不同材料之间没有明显的分界面，而是由不同材料按照一定比例和顺序构成，其含量和性质会随着位置的改变而改变。目前KAWAI等[55]报道了应用于股骨头坏死的梯度支架，该支架具有中段低孔隙率(15%)和近端远端高孔隙率(65%)的特点，实现了降解速率和力学强度的功能梯度。虽然目前没有股骨头坏死骨-软骨界面的研究，但在膝关节骨-软骨缺损模型中有许多进展。XIAO等[71]利用冷冻干燥法与离心法组合制备出的丝素蛋白/壳聚糖/纳米羟基磷灰石支架具有渐进变化的孔隙和羟基磷灰石浓度差异。MOHAN等[72]制备了具有生长因子骨形态发生蛋白2和羟基磷灰石有梯度差异的聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid，PLGA)支架，12周的兔缺损体内实验表明，当这两种梯度差异同时存在时具有高糖胺聚糖含量的覆盖软骨层、适当的厚度以及与周围软骨和下层骨的整合。目前梯度支架的性能受到材料性质和制备工艺的限制，尚难达到完全理想的生物学效应。支架结构相关文献详见表2。
2.3.3 支架材料的修饰 组织工程支架植入体内后，材料表面最先与细胞和组织接触，植物材料的表面形态和化学成分能够直接影响成骨细胞、软骨细胞的黏附、增殖和分化的行为，最终影响植入物对不同界面的整合成功率[73]。支架材料可以通过表面修饰的方式满足不同界面的特性。
表面涂覆改性：该技术是指通过物理吸附的方式在支架材料表面引入新的功能基团，以改善支架表面性能和细胞黏附、增殖和分化等能力。常用的生物活性物质包括纤连蛋白、胶原、层连蛋白和聚赖氨酸等。其中纤连蛋白是一种黏附性多功能蛋白，其参与细胞-基质复合物的组成，并在细胞外基质的组织中发挥作用[74]，涉及调节机制的组装、增殖、黏附和组织重塑[75]。目前研究表明纤连蛋白通过表面涂覆修饰组织工程支架具有促进干细胞黏附和分化、促进软骨细胞分化和诱导血管内皮化的作用[76-79]。但是物理吸附的方式存在表面脱落及持久性差的问题，这是未来需要解决的问题。
等离子体改性：该技术通过足够高的能量使反应物激发、分离，并保持反应体系低温甚至室温，能够将聚合物表面各种化学键断裂、重组或引入新的官能团，实现改性。聚合物表面的官能团对于材料与界面的整合具有重要意义。例如羟基、氨基、羧基及羰基等可以调节支架表面的亲水键和电荷促进细胞的黏附与增殖[80-83]。ESBAH等[82]利用等离子体技术将羧基添加到壳聚糖/聚氧乙烯静电纺丝纤维支架中，通过增加表面湿润性来增强MC3T3成骨细胞在等离子体激活纤维上的黏附和增殖。XUE等[84]利用等离子改性技术将淫羊藿苷和镁离子修饰β-磷酸三钙支架表面，在兔股骨头坏死模型中表现出良好的成骨和成血管能力。
光化学交联：该方法通常将目标分子与光偶联剂进行化学反应，生成有光活性基团的衍生物，然后进行光化学反应使目标分子共价偶联到高分子材料表面，通过调节光的强度和曝光时间来精准控制交联密度和物理化学性质，以促进细胞增殖和分化[85]。此外，为了功能化支架，可以将许多添加物如纳米颗粒、功能性细胞、药物和细胞因子引入支架系统中[86-89]，改善支架物理和化学性质。HAM等[89]设计的偶氮二苯/壳聚糖/胶原支架通过光交联将骨形态发生蛋白2固定在支架表面，在大鼠颅骨缺损模型中表现出较好的成骨能力。HUA等[90]研制了一种基于光交联软骨/骨衍生细胞外基质的双相骨-软骨整合支架，能够实现对双相骨-软骨整合微环境的仿生和重建。
表面拓扑结构修饰：通过对材料表面的拓扑结构进行修饰，例如修饰材料表面的孔隙大小及分布影响细胞的黏附、增殖和分化，从而影响支架与界面之间的整合[91]。激光处理的支架提供了足够的表面用于细胞黏附和增殖，并且可以具有与植入体内的活细胞直接结合的能力。DASKALOVA等[92]利用激光飞秒技术在3D打印聚已内酯支架增加孔隙率改善亲水性，成骨细胞在改性后支架上活性增强。此外，利用激光消融可以在电纺纳米纤维支架中形成微米级孔隙促进胶原凝胶渗透来改善界面整合，并且有利于避免多相支架之间的分层[93]。
文章总结了支架材料不同的表面修饰优缺点[92-97]，见表3。
2.3.4 种子细胞的加载 在骨软骨工程支架中对修复细胞培养是骨-软骨界面整合的一种方法，最常用于组织工程的是干细胞。干细胞因其强大的扩增能力、多向分化潜能以及可自体取材的特征，已逐渐成为种子细胞的首选。骨髓间充质干细胞是第一个被发现的间充质干细胞，也是目前在治疗股骨头坏死中常用的间充质干细胞[98]。目前的研究发现在缺氧条件下的骨髓间充质干细胞增殖能力、集落形成能力和成骨基因表达能力均显著增强[99]。此外骨髓间充质干细胞还具有向软骨细胞分化的能力，LIU等[40]设计的Bio-Gide胶原/多孔钽支架加载骨髓间充质干细胞植入兔股骨头坏死模型，在术后12周支架顶部出现透明软骨，表明骨髓间充质干细胞在股骨头坏死中具有骨软骨修复能力。
脂肪间充质干细胞来源于脂肪，其来源丰富、容易获得，且具有分化为软骨、肌腱、骨骼肌和脂肪的潜力[43]。在兔股骨头坏死模型中，加载脂肪间充质干细胞的支架表现出了骨、软骨修复和成血管能力[43]。但是与骨髓间充质干细胞相比，脂肪间充质干细胞的成软骨能力较低，但可以通过转化生长因子、骨形态发生蛋白或者胰岛素样生长因子联合使用来克服这一缺点[100]。QIN等[101]设计的支架在骨形态发生蛋白2和胰岛素样生长因子1诱导下，放置于软骨区，支持脂肪干细胞球体的形成和融合，导致软骨分化。体外培养7 d后脂肪干细胞出现向骨区的迁移，28 d后开始诱导成骨。另有报道不借助生长因子，仅通过一种钙梯度支架也实现了同时诱导脂肪干细胞的成骨和软骨形成[70]。
滑膜间充质干细胞易获得，不易受到疾病、年龄等因素影响，比骨髓间充质干细胞和脂肪间充质干细胞具有更强的移植存活率、快速增殖和成软骨能力[102]。目前已经报道使用滑膜间充质干细胞治疗股骨头坏死[103-104]，但滑膜间充质干细胞的分离产量极低，难以从有限的滑膜中获得所需的临床用量。KIM等[105]首次尝试通过采用基于重演组织特异性离体稳态的微器官培养系统来保护生态位的非酶促分离滑膜间充质干细胞；研究表明与骨髓间充质干细胞相比，其软骨微组织形成增加了9倍，硫酸化蛋白聚糖沉积增加了13倍，其设计的PLGA纤维支架将滑膜间充质干细胞与骨形态发生蛋白7联合植入兔模型关节内，研究中其展现出了良好的透明软骨再生的能力。
脐带间充质干细胞具有易获取、免疫原性低、产量高及扩增稳定等明显优势，在许多疾病中作为治疗手段，无免疫排斥反应或毒性反应。研究表明，脐带间充质干细胞能够在缺血缺氧微环境中存活，细胞具有分泌功能，对股骨头坏死的病理过程和组织代谢有积极影响[106]。在骨软骨组织工程支架中，通过负载脐带间充质干细胞可以向成骨与成软骨分化，增强对骨软骨缺损的修复能力[107-108]。但目前对股骨头坏死中修复骨-软骨界面目前还尚未见报道。
上述间充质干细胞均表现出向成骨、成软骨细胞分化的潜力，为解决骨-软骨界面整合，同一种间充质干细胞同时向成骨和成软骨细胞分化仍然是目前的难点。目前报道通过负载不同生长因子和不同浓度Ca2+可以实现间充质干细胞差异分化[70，109]，为后续的研究提供了思路。
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股骨头坏死是一种致残性的骨科疾病，以局部血流减少和骨细胞死亡为特征，进而导致股骨头进行性破坏、软骨下骨折、髋关节疼痛和关节功能丧失[1]。股骨头坏死的病程发展迅速，当患者因为髋关节出现疼痛就诊时，发生坏死的股骨头在X射线片上通常出现“新月形”征象，表明出现了软骨下骨的塌陷与骨折[2-4]。在对坏死的股骨头进行组织学观察时发现在软骨下骨塌陷处存在软骨与软骨下骨分离的现象[5-7]，在股骨头坏死的动物模型中也发现了该组织学变化[8-9]。新月征是股骨头坏死塌陷的早期征像之一，也是重要的股骨头坏死的影像学诊断标志，此时被保髋学界认为是保髋失败的高危因素[10]。根据2019年国际骨微循环研究协会(Association Research Circulation Osseous，ARCO)分期[10]，出现新月征即属于ARCOⅢa期，由此可见，新月征可谓是保髋的分水岭。出现该现象时，限制负重、药物和体外冲击波等保守治疗常已经不在适应范围内[11]；进行病灶清理打压植骨和带血管的骨移植手术的预后也不佳，导致保髋失败[12]。保髋手术失败的原因是多方面的，但植入物不能与骨-软骨界面良好整合可能是潜在的原因之一[13]。
随着组织工程技术的进步，利用组织工程治疗股骨头坏死逐渐成为了保髋领域的研究焦点。目前报道的组织工程策略集中于促进股骨头血管再生、修复坏死骨组织和维持股骨头力学稳定性方面[14-16]。骨软骨组织工程为骨-软骨界面问题的修复带来了新的希望，但对于骨-软骨分离问题目前相关研究较少。因此，文章旨在进行一种前瞻性的综述，通过分析在骨软骨组织工程领域已有的技术成果和进展，结合股骨头坏死的保髋要求，从支架与骨-软骨界面整合的角度寻找解决股骨头坏死软骨下分离的潜在适宜技术。
该综述将首先介绍骨-软骨界面组织学分层，随后介绍软骨下骨可能的分离机制，从支架材料、支架结构、支架表面修饰和种子细胞加载4个方面重点阐述骨-软骨界面整合问题，最后提出了组织工程技术应用在软骨下分离的重大挑战，并展望了未来的发展方向。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
随着组织工程技术的进步，利用组织工程治疗股骨头坏死逐渐成为了保髋领域的研究焦点。目前报道的组织工程策略集中于促进股骨头血管再生、修复坏死骨组织和维持股骨头力学稳定性方面[14-16]。骨软骨组织工程为骨-软骨界面问题的修复带来了新的希望，但对于骨-软骨分离问题目前相关研究较少。因此，文章旨在进行一种前瞻性的综述，通过分析在骨软骨组织工程领域已有的技术成果和进展，结合股骨头坏死的保髋要求，从支架与骨-软骨界面整合的角度寻找解决股骨头坏死软骨下分离的潜在适宜技术。
该综述将首先介绍骨-软骨界面组织学分层，随后介绍软骨下骨可能的分离机制，从支架材料、支架结构、支架表面修饰和种子细胞加载4个方面重点阐述骨-软骨界面整合问题，最后提出了组织工程技术应用在软骨下分离的重大挑战，并展望了未来的发展方向。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
1.1 资料来源
1.1.1 检索人及检索时间 第一作者在2023年4月进行检索。
1.1.2 检索文献时限 检索时限为1970年1月至2023年4月。
1.1.3 检索数据库 PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库。
1.1.4 检索词 英文检索词：“Femoral head necrosis，Avascular necrosis of femoral head，Osteonecrosis of femoral head，Ischemic necrosis of femoral head，Aseptic necrosis of femoral head，Idiopathic osteonecrosis of femoral head，Hip osteonecrosis，subchondral bone，cartilage，cartilage to bone integration，cartilage to bone interface，osteochondral tissue engineering，cartilage tissue engineering，bone tissue engineering”。中文检索词：“股骨头坏死，软骨下骨，软骨，软骨与软骨下骨整合，骨软骨组织工程，软骨组织工程，骨组织工程”。
1.1.5 检索文献类型 研究原著和综述。
1.2 入组标准
1.2.1 纳入标准 将符合检索词所得的文章进行初筛，保留与股骨头坏死软骨下分离机制、支架材料与结构、支架修饰技术密切相关且具有不同技术优劣势分析的相关文献。
1.2.2 排除标准 与综述内容相关性不强，数据不完整，实验可靠性差的文章。
1.1.1 检索人及检索时间 第一作者在2023年4月进行检索。
1.1.2 检索文献时限 检索时限为1970年1月至2023年4月。
1.1.3 检索数据库 PubMed、Web of Science、中国知网和万方数据库。
1.1.4 检索词 英文检索词：“Femoral head necrosis，Avascular necrosis of femoral head，Osteonecrosis of femoral head，Ischemic necrosis of femoral head，Aseptic necrosis of femoral head，Idiopathic osteonecrosis of femoral head，Hip osteonecrosis，subchondral bone，cartilage，cartilage to bone integration，cartilage to bone interface，osteochondral tissue engineering，cartilage tissue engineering，bone tissue engineering”。中文检索词：“股骨头坏死，软骨下骨，软骨，软骨与软骨下骨整合，骨软骨组织工程，软骨组织工程，骨组织工程”。
1.1.5 检索文献类型 研究原著和综述。
1.1.6 检索策略 以PubMed数据库检索策略为例，见图1。
1.2 入组标准
1.2.1 纳入标准 将符合检索词所得的文章进行初筛，保留与股骨头坏死软骨下分离机制、支架材料与结构、支架修饰技术密切相关且具有不同技术优劣势分析的相关文献。
1.2.2 排除标准 与综述内容相关性不强，数据不完整，实验可靠性差的文章。
1.3 文献质量评估和数据的提取 共检索到文献18 629篇，通过阅读文章题目和摘要筛选出864篇文章；依据排除标准剔除文章后最终纳入114篇进行综述，见图2。
3.1 既往他人在该领域研究的贡献和存在的问题 在过去的几十年里，骨-软骨界面的支架材料从天然聚合物、人工聚合物到复合聚合物；支架结构从单项支架发展到双相、多相支架再到目前的梯度支架；支架材料和制备工艺的发展使应用组织工程解决股骨头坏死软骨下骨分离成为可能。然而，目前的研究仍然存在以下问题尚未完全解决：在支架制备方面：①支架材料与结构的制备过程逐渐复杂，涉及到多种材料的选择、加工和组装，需要精确的控制与优化；②目前对于骨软骨支架评价大多为抗压性能，未考虑关节内的其他作用力[110]，植入复合材料必须同时满足不同界面的生物相容性、力学性能匹配和支架-支架、支架-界面之间的稳定性[111]；③不同支架层面的降解速度应保持同步[112-113]。骨层支架过早降解，不能提供有效机械支撑和修复是QIANG等[64]设计的支架失败的原因。
在支架修复方面：理想的软骨修复状态是Ⅱ型胶原纤修复后的透明软骨，相比纤维软骨更能抗关节剪切力[114]，但是目前对于软骨层修复为纤维软骨的机制尚不明确。
在血管化方面：在目前报道应用于股骨头坏死的组织工程支架，血管化是重要的支架性能[42-43]。但对于软骨层面是无血管的，如何避免血管侵犯软骨层是支架设计中需要考虑的。
3.2 作者综述区别于他人他篇的特点 目前通过组织工程方法解决骨软骨缺损已进行了许多研究，并有许多文献对此进行综述。在股骨头坏死的保髋研究领域，同样存在软骨下分离这一骨-软骨界面问题，但相关研究较少，未来的研究方向仍不明确。文章探讨了骨-软骨界面的生理结构，股骨头坏死软骨-软骨下骨界面的病理改变，从骨-软骨界面整合探讨组织工程解决股骨头坏死软骨下分离的潜在适宜技术。通过探讨目前在骨软骨组织工程领域中支架材料、支架结构、支架修饰和种子细胞加载的研究现状并且基于关节软骨在生理病理结构和在股骨头坏死特殊病理环境，比较不同提高界面整合能力方法间的差异与优劣。提出了在支架制备、软骨修复和血管化方面存在的问题和挑战，为未来的研究提供了新的思路和方向。
3.3 综述的局限性 ①目前在股骨头坏死领域组织工程研究聚集于骨修复，关于骨-软骨界面整合问题报道较少。文章中提出的未来研究方向目前尚未见有相关文章报道。对于应用当前技术解决该问题的实际效果，需要完善体外实验和动物实验进一步证实。②另外，文章对于支架界面整合方法进行综述时由于筛选标准存在差异，可能存在一些偏倚。③在某些方面未深入阐述原理或机制，关于股骨头坏死的微环境与软骨下分离问题的机制目前尚未完全阐释，有待进一步完善。
3.4 综述的重要意义 目前促进骨-软骨界面整合的组织工程技术已经取得巨大的发展，但是应用于股骨头坏死软骨下分离领域尚未有相关报道。通过文章可以概览股骨头坏死软骨下分离修复的必要性、研究难点和其对保髋的重要影响，并初步了解组织工程应用于该方面需要注意的问题以及支架材料、结构和支架与界面整合技术的进展和优缺点，为未来的支架设计提供参考。
3.5 结论及展望 ①股骨头坏死存在骨-软骨分离现象，可能与结构缺陷、缺血缺氧环境、炎症因素和应力集中相关；骨-软骨分离会进一步发展为股骨头塌陷，并且可能对保髋手术的预后产生影响。②骨软骨组织工程支架可以实现支架与骨-软骨界面的整合，有望解决股骨头坏死软骨下分离的问题。③天然聚合物、合成聚合物和生物陶瓷均有各自的优缺点，目前应用于骨-软骨修复与股骨头坏死支架的材料多为复合材料，复合材料生物学或力学上可以实现优势互补。④根据骨软骨结构上的天然梯度差异，制备双相支架、多相支架和梯度支架更加有利于不同界面与支架的整合，目前已在股骨头坏死骨-软骨界面问题上得到应用，但支架降解速率和界面稳定性方面面临挑战。⑤骨软骨组织工程中通过对支架表面修饰可以加强支架与界面之间的整合能力，在股骨头坏死领域相对报道较少。这些技术对于解决股骨头坏死软骨下分离的应用价值需要进一步的实验加以证实。⑥间充质干细胞从诱导成骨、成软骨分化和骨软骨基质的沉积方面实现促进骨-软骨修复，表明通过加载间充质干细胞可能有利于骨-软骨界面的整合。
由于股骨头坏死病理环境与软骨下分离机制的复杂性，新材料与新工艺是未来发展的趋势。结合文章论述的内容，未来能够应用于股骨头坏死软骨下分离的适宜技术应具备以下特点：利用仿生学模仿骨-软骨界面开发出梯度化、降解速度可控的复合材料支架，通过表面修饰工艺和负载间充质干细胞来改善支架生物学性能和界面之间的整合。相信随着股骨头坏死基础研究和交叉学科应用研究的发展，利用组织工程技术治疗股骨头坏死必将取得革命性的突破。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
在支架修复方面：理想的软骨修复状态是Ⅱ型胶原纤修复后的透明软骨，相比纤维软骨更能抗关节剪切力[114]，但是目前对于软骨层修复为纤维软骨的机制尚不明确。
在血管化方面：在目前报道应用于股骨头坏死的组织工程支架，血管化是重要的支架性能[42-43]。但对于软骨层面是无血管的，如何避免血管侵犯软骨层是支架设计中需要考虑的。
3.2 作者综述区别于他人他篇的特点 目前通过组织工程方法解决骨软骨缺损已进行了许多研究，并有许多文献对此进行综述。在股骨头坏死的保髋研究领域，同样存在软骨下分离这一骨-软骨界面问题，但相关研究较少，未来的研究方向仍不明确。文章探讨了骨-软骨界面的生理结构，股骨头坏死软骨-软骨下骨界面的病理改变，从骨-软骨界面整合探讨组织工程解决股骨头坏死软骨下分离的潜在适宜技术。通过探讨目前在骨软骨组织工程领域中支架材料、支架结构、支架修饰和种子细胞加载的研究现状并且基于关节软骨在生理病理结构和在股骨头坏死特殊病理环境，比较不同提高界面整合能力方法间的差异与优劣。提出了在支架制备、软骨修复和血管化方面存在的问题和挑战，为未来的研究提供了新的思路和方向。
3.3 综述的局限性 ①目前在股骨头坏死领域组织工程研究聚集于骨修复，关于骨-软骨界面整合问题报道较少。文章中提出的未来研究方向目前尚未见有相关文章报道。对于应用当前技术解决该问题的实际效果，需要完善体外实验和动物实验进一步证实。②另外，文章对于支架界面整合方法进行综述时由于筛选标准存在差异，可能存在一些偏倚。③在某些方面未深入阐述原理或机制，关于股骨头坏死的微环境与软骨下分离问题的机制目前尚未完全阐释，有待进一步完善。
3.4 综述的重要意义 目前促进骨-软骨界面整合的组织工程技术已经取得巨大的发展，但是应用于股骨头坏死软骨下分离领域尚未有相关报道。通过文章可以概览股骨头坏死软骨下分离修复的必要性、研究难点和其对保髋的重要影响，并初步了解组织工程应用于该方面需要注意的问题以及支架材料、结构和支架与界面整合技术的进展和优缺点，为未来的支架设计提供参考。
3.5 结论及展望 ①股骨头坏死存在骨-软骨分离现象，可能与结构缺陷、缺血缺氧环境、炎症因素和应力集中相关；骨-软骨分离会进一步发展为股骨头塌陷，并且可能对保髋手术的预后产生影响。②骨软骨组织工程支架可以实现支架与骨-软骨界面的整合，有望解决股骨头坏死软骨下分离的问题。③天然聚合物、合成聚合物和生物陶瓷均有各自的优缺点，目前应用于骨-软骨修复与股骨头坏死支架的材料多为复合材料，复合材料生物学或力学上可以实现优势互补。④根据骨软骨结构上的天然梯度差异，制备双相支架、多相支架和梯度支架更加有利于不同界面与支架的整合，目前已在股骨头坏死骨-软骨界面问题上得到应用，但支架降解速率和界面稳定性方面面临挑战。⑤骨软骨组织工程中通过对支架表面修饰可以加强支架与界面之间的整合能力，在股骨头坏死领域相对报道较少。这些技术对于解决股骨头坏死软骨下分离的应用价值需要进一步的实验加以证实。⑥间充质干细胞从诱导成骨、成软骨分化和骨软骨基质的沉积方面实现促进骨-软骨修复，表明通过加载间充质干细胞可能有利于骨-软骨界面的整合。
由于股骨头坏死病理环境与软骨下分离机制的复杂性，新材料与新工艺是未来发展的趋势。结合文章论述的内容，未来能够应用于股骨头坏死软骨下分离的适宜技术应具备以下特点：利用仿生学模仿骨-软骨界面开发出梯度化、降解速度可控的复合材料支架，通过表面修饰工艺和负载间充质干细胞来改善支架生物学性能和界面之间的整合。相信随着股骨头坏死基础研究和交叉学科应用研究的发展，利用组织工程技术治疗股骨头坏死必将取得革命性的突破。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
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文题释义：
新月征：指在髋关节X射线片上坏死的股骨头位于软骨下出现的新月形低密度影区域，表明软骨下骨发生骨折。骨-软骨界面：指位于长骨末端关节处骨向软骨转变的界面，该界面在细胞及细胞外基质组成、营养代谢及力学性能方面存在梯度性的复杂变化。
随着组织工程技术的进步，利用组织工程治疗股骨头坏死逐渐成为了保髋领域的研究焦点。目前报道的组织工程策略集中于促进股骨头血管再生、修复坏死骨组织和维持股骨头力学稳定性方面[14-16]。骨软骨组织工程为骨-软骨界面问题的修复带来了新的希望，但对于骨-软骨分离问题目前相关研究较少。因此，文章旨在进行一种前瞻性的综述，通过分析在骨软骨组织工程领域已经技术成果和进展，结合股骨头坏死的保髋要求，从支架与骨-软骨界面整合的角度寻找解决股骨头坏死软骨下分离的潜在适宜技术。
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