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        人工骨修復(fù)牙槽骨缺損的研究進(jìn)展

        2014-03-04 21:52:43綜述張文云審校
        西南國防醫(yī)藥 2014年4期
        關(guān)鍵詞:殼聚糖生物

        王 剛(綜述),張文云(審校)

        人工骨修復(fù)牙槽骨缺損的研究進(jìn)展

        王 剛(綜述),張文云(審校)

        牙種植;人工骨;骨缺損

        牙齒缺失后行種植修復(fù)是目前較為先進(jìn)的一種修復(fù)方式,但牙齒缺失后局部解剖關(guān)系的改變導(dǎo)致的骨量不足,以及牙槽骨的不斷吸收所致的牙槽骨寬度和高度的降低,均會(huì)影響種植修復(fù)效果。因此,應(yīng)用骨移植的方法,在種植手術(shù)前增加骨量及牙槽骨的寬度和高度,可以提高義齒種植的臨床成功率。自體骨移植雖有較高的成骨性,但來源受限,且會(huì)給患者帶來額外的痛苦及風(fēng)險(xiǎn)。異體骨、異種骨移植則會(huì)因抑制物本身較高的抗原性,而導(dǎo)致植入后免疫排斥反應(yīng)的發(fā)生。人工骨則可有效避免上述移植方法所引起的各種并發(fā)癥?,F(xiàn)對口腔種植中人工骨替代材料綜述如下。

        1 無機(jī)材料

        1.1 羥磷灰石(hydroxylapatite,HA)和納米羥基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA) HA主要由鈣和磷構(gòu)成,它是自然骨的主要無機(jī)部分,也是骨組織的主要承力者,其理化性質(zhì)與骨皮質(zhì)和牙釉質(zhì)幾乎完全相同。HA具有良好的生物相容性和生物活性[1],能夠?yàn)樾鹿切纬商峁┥碇Ъ?,并與骨組織形成直接的骨性結(jié)合,是良好的硬組織替換材料。HA常作為不可吸收的骨替代材料應(yīng)用于牙槽嵴的擴(kuò)增[2]。同時(shí),多孔羥磷灰石具有促進(jìn)血管長入及成骨細(xì)胞黏附、增殖的最佳孔徑,以其為支架填充骨髓基質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行牙體種植,可有效增加骨組織的形成[3-4]。黃桂林等[5]選取于拔牙后的牙槽窩內(nèi)即刻植入羥基磷灰石微粒人工骨的31例患者,對術(shù)后患者拔牙創(chuàng)出血、牙槽嵴高度、干槽癥等指標(biāo)進(jìn)行臨床觀察及X射線片檢查。研究發(fā)現(xiàn),全部患者術(shù)后創(chuàng)口愈合良好,無出血、干槽癥發(fā)生,X射線片可見牙槽高度恢復(fù)良好,牙槽窩內(nèi)羥基磷灰石存在。但純羥基磷灰石的陶瓷脆性大,抗彎強(qiáng)度較低,韌性差,并不能較好地滿足臨床需要[6]。同時(shí),HA的生物降解性較差,不能參與人體新陳代謝,臨床長期應(yīng)用效果不理想。因此,研究者將目光投向了粒徑為1~100 nm的超微粒子(nHA)。nHA在結(jié)構(gòu)上與自然骨更加接近,其具有較高溶解度、較大表面能、較強(qiáng)吸附性及良好的生物相容性,且無細(xì)胞毒性,同時(shí)nHA所具有的體積效應(yīng)以及表面效應(yīng),使其在生物學(xué)和力學(xué)方面有極大的優(yōu)越性和應(yīng)用潛力[7]。Thian等[8]經(jīng)體外研究發(fā)現(xiàn),人體類成骨細(xì)胞在nHA表面生長速率較其他材料明顯提高。

        1.2 磷酸三鈣(tricalcium phosphate,TCP)及磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cement,CPC) TCP較HA有更大的溶解性,植入體內(nèi)后能很快被吸收并形成富含磷酸鈣的微環(huán)境,以促進(jìn)移植物與宿主骨連接。但有學(xué)者認(rèn)為[2],牙槽周圍的破骨細(xì)胞受到磷酸鈣晶體的刺激,從而引起成骨細(xì)胞活性增強(qiáng),促進(jìn)新骨形成。CPC是近年來被廣泛應(yīng)用于頜骨缺損修復(fù)及填塞拔牙創(chuàng)以保持牙槽嵴高度等方面的一種生物材料[9]。CPC具有良好的生物相容及安全性,植入后不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)和溶血反應(yīng),較高的界面結(jié)合強(qiáng)度避免了骨結(jié)合面微動(dòng)現(xiàn)象及骨水泥磨損顆粒導(dǎo)致的新骨溶解現(xiàn)象的發(fā)生,其在本身降解的同時(shí),還可以引導(dǎo)骨組織以“爬行替代”的過程進(jìn)行修復(fù),完成骨重建[10]。值得注意的是,CPC孔隙率較低,降解速度慢且強(qiáng)度和韌性較差,作為骨組織修復(fù)中的骨替代材料,其生物性能及理化性質(zhì)還有待進(jìn)一步提高。

        1.3 生物活性玻璃(bioactive glass,BAG) 生物活性玻璃是一種以硅酸鹽玻璃為主要組成的生物活性材料,其既有成骨性,又有骨誘導(dǎo)性。當(dāng)BG暴露于組織液中時(shí),其表面會(huì)形成富含硅的凝膠層,而頂部也會(huì)形成一層磷酸鈣層,其主要作用為促進(jìn)成骨細(xì)胞吸收和富集,以形成額外的細(xì)胞外基質(zhì)礦化[11]。Tavakoli等[12]則認(rèn)為,納米生物活性玻璃功能類似于生物磷灰石,但其具有更大的表面積,改善細(xì)胞黏附,增強(qiáng)成骨細(xì)胞的增殖和分化,能夠增加牙周組織再生和種植體的礦化,且其體外實(shí)驗(yàn)研究表明,在4 mg/ml以下濃度時(shí),新型納米生物活性玻璃對牙周成纖維細(xì)胞為無遺傳毒性。

        1.4 生物醫(yī)用金屬材料 生物醫(yī)用金屬材料是用作生物醫(yī)學(xué)材料的金屬或合金。鈦金屬的比重與人骨相近,其合金強(qiáng)度較純鈦高且彈性模量與人體自然骨相近,可有效減少應(yīng)力屏蔽效應(yīng),其主要應(yīng)用于人工牙根等方面。在鈦合金表面加上金屬鍶涂層,能有效促進(jìn)成骨及增強(qiáng)金屬與骨的結(jié)合作用[13]。但有研究表明[14],鈦合金在人工唾液的腐蝕下腐蝕孔數(shù)目明顯增多,其中部分孔徑明顯增大,相較生理鹽水及模擬人工體液而言腐蝕情況最為嚴(yán)重,提示臨床應(yīng)用中應(yīng)給予該現(xiàn)象足夠的重視。鎂及鎂合金為生物可降解植入材料,作為牙種植及口腔修復(fù)材料具有良好的生物相容性和合適的力學(xué)性能,且表面含有鎂離子的材料可明顯促進(jìn)骨細(xì)胞附著,但腐蝕速度過快問題是影響其廣泛臨床應(yīng)用的關(guān)鍵[15]。除腐蝕問題外,增加植入的金屬材料與機(jī)體組織的結(jié)合力及生物相容性,提高其安全性是臨床應(yīng)用的主要問題。

        2 復(fù)合材料類

        類骨質(zhì)羥磷灰石(SBR)是由HA與TCP構(gòu)建的一種復(fù)合材料,SBR具有平均粒徑為500 μm和70%高空隙率的特點(diǎn),對于細(xì)胞黏附、組織長入和降解較為有利。在兔下頜骨臨界性骨缺損修復(fù)試驗(yàn)中,SBR于修復(fù)早期即可見到大量成骨細(xì)胞長入及骨基質(zhì)和骨小梁的形成,且在骨修復(fù)后期可被正常組織替代,表現(xiàn)出良好的可降解性及骨再生及引導(dǎo)作用[16]。

        殼聚糖(羧甲基脫乙酰殼多糖,CS)為帶正電荷高分子聚合物,可被機(jī)體溶解酶所降解,但不與體液發(fā)生反應(yīng),具備良好的生物相容性和改善混合物劑型與流動(dòng)性的作用,且具有一定促進(jìn)骨形成功能[17-18]。將殼聚糖制成微球添加至磷酸鈣骨水泥中,植入初期可使骨水泥有足夠的力學(xué)強(qiáng)度,中后期的骨水泥則可隨殼聚糖微球的降解形成利于成骨細(xì)胞黏附、長入、增殖及利于體液流動(dòng)的多孔結(jié)構(gòu)[19],以加速骨缺損的修復(fù)過程。以羥基磷灰石/殼聚糖為基質(zhì)構(gòu)建載有甲硝唑的復(fù)合微球并將其填充入骨缺損部位,在引導(dǎo)骨生成、促進(jìn)骨修復(fù)的同時(shí),可實(shí)現(xiàn)對藥物的控制釋放(3 d內(nèi)對甲硝唑的釋放達(dá)到82%左右),更有針對性地預(yù)防傷口感染作用[20]。

        近年來碳納米管(carbon nanotube)、膠原蛋白(collagen)以及碳納米管與膠原蛋白的復(fù)合材料在組織工程學(xué)領(lǐng)域得到了極高的關(guān)注,它們的特點(diǎn)在于有較小的異物反應(yīng),有良好的內(nèi)在抗菌特性、生物相容性及生物降解性,并且能被塑造成各種形狀結(jié)構(gòu)(如多孔結(jié)構(gòu)),適合細(xì)胞長入、擴(kuò)散以及分化,而接枝膠原蛋白和其他天然及合成聚合物與碳納米管的合并,可增加這些復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度,碳納米復(fù)合材料也因此成為組織工程中人工骨及骨再生的較有潛力的應(yīng)用材料[21]。

        隨著科技的不斷進(jìn)步及科研的拓展和深入,增強(qiáng)材料對成骨細(xì)胞的黏附力,在保證骨傳導(dǎo)的前提下,加強(qiáng)骨誘導(dǎo)作用;調(diào)節(jié)生物材料的降解速度,使之與新骨的形成速度相匹配;完善納米技術(shù)制備生物材料的制備工藝等的研究,將是今后繼續(xù)探索人工骨替代材料臨床應(yīng)用的目標(biāo)。人工骨材料修復(fù)骨缺損將會(huì)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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        成都軍區(qū)“十二五”醫(yī)學(xué)科研課題(C12049)

        650032 昆明,成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院口腔科

        張文云,電話:13888500310;E-mail:wenyunzh88@126.com

        R 782.12

        A

        1004-0188(2014)04-0455-02

        10.3969/j.issn.1004-0188.2014.04.046

        2013-01-11)

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