復合膜修復骨缺損的研究進展

吳倩倩，羅世君，王　拓，孫　勇，陳紅亮

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復合膜修復骨缺損的研究進展

吳倩倩，羅世君，王拓，孫勇，陳紅亮

復合膜；骨再生；骨缺損；修復；研究進展

骨再生技術的產(chǎn)生使骨缺損修復的適應證更加廣泛，同時也越來越多地應用到口腔種植技術中。在引導骨再生的過程中，生物屏障膜的放置成為了修復骨缺損的成功的關鍵[1]。近年來，隨著口腔種植技術的不斷發(fā)展，對于屏障膜的研究也成為了熱點。在骨增量的手術中，為了擴大其適應證，在傳統(tǒng)單一的屏障膜的基礎上，復合膜被學者們所提出。復合膜是將具有生長因子的血小板制品或骨再生能力較強的種子細胞與生物膜聯(lián)合使用的膜性材料。復合膜與傳統(tǒng)屏障膜相比，除了具有良好的屏障隔離作用外，還具有引導和/或促進骨再生修復的作用。筆者對復合膜修復骨缺損的研究進展做一簡要綜述。

1　納米羥磷灰石與膠原復合膜修復下頜骨缺損

納米羥磷灰石（nano-hydroxyapatite，nano-HA）因其與天然牙、自然骨的元素組成和結構相似，較普通的羥磷灰石具有更優(yōu)異的生物及理化性能。且取材過程簡單，已廣泛的應用于人工骨材料。研究顯示，納米羥磷灰石具有與骨鍵合的能力是因為其含有碳酸根和低結晶度。納米羥磷灰石植入骨缺損處后，納米羥磷灰石在植入?yún)^(qū)域的表面呈現(xiàn)孔隙分布，此環(huán)境將促進鈣磷的沉積和膠原及成骨細胞的黏附[2]。Lewandrowski等[3]用納米羥磷灰石和小顆粒納米羥磷灰石來修復鼠脛骨缺損，3 w時，納米組的骨形成能力最強。學者認為，納米顆粒的大小和其復合材料形成的網(wǎng)狀結構，增強了動物的骨組織生物活性，為新骨的長入提供了容納場所，加速了骨生長。在引導組織再生中，膠原已經(jīng)成為常用的生物材料，但膠原的缺點在于抗拉強度低、缺乏柔韌性和加工性能差，單獨應用于軟骨細胞培養(yǎng)基質(zhì)材料很難達到理想要求[4]。

張莉等[5]用納米羥磷灰石和膠原復合膜修復兔下頜骨缺損。將納米羥磷灰石與膠原復合，增加了膠原的強度和韌性，改變了其強度低、柔韌性差等缺點。兩者復合后，復合材料呈現(xiàn)出表面多孔的網(wǎng)狀結構，其三維空間結構為新骨長入提供了容納場所和通道。納米羥磷灰石在膠原膜上均勻分布，與天然骨的結構相似。在實驗中發(fā)現(xiàn)，復合膜植入后其組織學出現(xiàn)了典型的階段性特征，依次為肉芽組織和間充質(zhì)細胞、編織骨與板層骨軟、骨與軟骨基質(zhì)，有明顯的時間、空間過渡的關系。通過實驗能夠看到成骨明顯加快，可推測復合材料中的成骨為多中心成骨，納米羥磷灰石提供了大量的鈣磷，起著中心支架的作用，納米羥磷灰石不僅改變局部鈣磷的濃度，同時參與了其鈣化，從而促進了新骨的形成；膠原能夠?qū)Τ晒羌毎鸬綘I養(yǎng)作用。因此得出結論，納米羥磷灰石與膠原的復合膜有免疫性低、骨傳導性好、生物降解速度快等優(yōu)點，其骨誘導和骨引導等特性使其成為優(yōu)異的骨移植材料[6]。

2　膠原膜聯(lián)合富血小板血漿及自體骨髓基質(zhì)細胞修復牙槽骨缺損

拔牙后牙槽嵴的吸收已成為種植醫(yī)師首要解決的問題之一。有報道顯示，在拔牙后的0.5～2年后，牙槽嵴的吸收率為11%～23%[7]。在引導骨組織再生術（GBR）中，屏障膜將有利于骨生長的細胞因子隔離到一個相對封閉的環(huán)境中，把不利于骨缺損區(qū)修復的周圍組織隔離開來。復合膜中的膠原膜在牙槽骨缺損的修復過程中，充當著屏障膜的角色。膠原膜將濃縮生長因子進行分隔，確保其不向周圍組織進行擴散，在局部形成相對較高濃度的生長因子環(huán)境[8]。有學者在實驗中把單獨使用膠原膜與膠原膜復合骨髓基質(zhì)細胞(bonemarrow stromal cells,BMSCs)的復合膜做對比，在實驗的8 w內(nèi)，兩組在成骨上有明顯的促進作用[9-10]。但二者在組織學結構上卻未見明顯差異。移植的BMSCs能否順利在成骨過程中發(fā)揮重要作用，在很大程度上取決于移植細胞的數(shù)量、種類及功能之間是否能夠達到一個相對平衡的狀態(tài)等[11]。將BMSCs復合在膠原膜上，進行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)在第3 d細胞數(shù)量呈對數(shù)生長期增多[12]。但將BMSCs移植到體內(nèi)后，其生物活性是否會受到影響有待進一步研究。BMSCs取材方便，臨床應用可行，體外培養(yǎng)方法成熟，還有免疫排斥反應小的優(yōu)點，使得BMSCs在骨再生的技術中仍具有很好的潛在價值。

GBR術的進步主要是在以往技術基礎上聯(lián)用了生長因子。有研究學者認為[13]，與生長因子聯(lián)用能夠更好地促進骨的再生。富血小板血漿(PRP)是將全血通過兩次離心，得到高于生理濃度數(shù)倍的血小板血漿，通過血小板中生長因子的激活和釋放，發(fā)揮促進骨缺損區(qū)修復的作用[14]。

陳江[15]將PRP與膠原膜復合后植入骨缺損區(qū)，與單純膠原膜對比發(fā)現(xiàn)，復合膜組在8 w內(nèi)的成骨效果明顯，但二者間組織學觀察卻無明顯統(tǒng)計學差別。因PRP的生長因子釋放較快，直接將其應用到骨缺損區(qū)，在體內(nèi)將會被迅速分解。提示在PRP制備過程中生長因子的收集、制備方式的缺陷等方面的問題還有待研究。

3　富血小板纖維蛋白與膠原膜復合膜修復骨缺損

當受植區(qū)的骨量不足時，如何增加其骨量，一直是研究的熱點。隨著引導骨再生技術的日漸成熟，學者們也越來越多地將引導骨再生技術應用到牙種植的過程中，屏障膜即可在引導骨再生中發(fā)揮非常重要的作用。生物屏障要保證膜下成骨所需的時間和空間的充足，確保在骨生成之前，骨的生長不會受到上皮結締組織的干擾，還要保證膜在骨生成后沒有殘留而影響成骨量。

當今人類的血液制品在口腔中的應用已很廣泛。從1998年Marx等[16]提出的富血小板血漿開始，先后經(jīng)歷了PRP到PRF的演變。PRP對于口腔中的軟硬組織的生長愈合均有促進作用。但其操作過程較為復雜，需添加抗凝制劑，不宜長時間保存，PRP中的生長因子的釋放速度也較快[17]。為了解決這些問題，Choukroun等[18]在2000年提出了富血小板纖維蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)，PRF針對上述問題做了改進，其制備過程簡單，也無需添加異體的生物抗凝制劑。PRF基本成分中的纖維蛋白具有促進骨再生的能力，PRF中還含有多種濃縮生長因子和成骨相關蛋白，加之其取材方便等優(yōu)點，PRF已廣泛用于基礎和臨床研究。

將膠原膜與具有生物活性的細胞及細胞因子聯(lián)合制備成復合膜使用,使GBR技術的適用范圍擴大。將體外分離的含多種生長因子的PRF與可吸收膠原膜復合后，應用在GBR術中，既能夠維持膜下成骨空間的支架材料，又存在能夠誘導骨再生的來自自體的多種生長因子。

4　展望

復合膜的使用已越來越多，其兼顧了良好的屏障膜的隔離作用，又有促進和引導骨再生的作用，但是也存在一些問題需要研究解決。因此，復合膜的廣泛應用，尤其在口腔種植領域，尚需深入的臨床觀察與實踐。

[1]Kim BS,Mooney DJ.Development of biocompatible synthetic extracellular matrices for tissue engineering[J].Trends Biotechnol,1998,16(5):224-230.

[2]馮慶玲,崔福齋,張偉.納米羥基磷灰石和膠原骨修復材料[J].中國醫(yī)學科學院學報,2002,24(2):24-128.

[3]Lewandrowski KU,Bondre SP,Wise DL,et al.Enhanced bioactivity of a poly(propylene fumarate)bone graft substitute by augmentation with nano-hydroxyapatite[J].Biomed Mater Eng, 2003,13(2):115-124.

[4]陳學忠.軟骨組織工程載體的研究進展[J].廣西醫(yī)學,2005, 27(10):1591-1593.

[5]張莉,馬寧,車彥海,等.納米羥磷灰石和膠原復合膜修復下頜骨缺損[J].國際口腔醫(yī)學雜志,2009,36(6):647-654.

[6]吳文蕾,葛久禹,李升,等.膠原-羥基磷灰石人工骨與膠原膜引導牙周組織再生的動物實驗研究[J].口腔醫(yī)學研究,2011, 27(12):1049-1052.

[7]Cornelini R,Scarano A,Covani U,et al.Immediate one-stage postex traction imp lant:a human clinical and histologic case report[J].Int JOral Maxillofac Imp lants,2000,15(3):432-437.

[8]張永剛,盧世璧.隔膜技術下引導性骨再生機制探討[J].中國生物醫(yī)學工程學報,2002,21(4):129-131.

[9]Fang TD,Nacamuli RP,Song HJ,et al.Guided tissue regeneration enhances bone formation in a rat model of failed osteogenesis[J].Plast Reconstr Surg,2006,117(4):1177-1185.

[10]Camargo PM,Lekovic V,Weinlaender M,et al.A reentry study on the use of bovine porous bonemineral,GTR,and platelet-rich plasma in the regenerative treatment of intrabony defects in humans[J].Int JPeriodontics Restorative Dent,2005,25(1):49-59.

[11]Seshi B.An integrated approach tomapping the proteome of the human bone marrow stromal cell[J].Proteomics,2006,6(19): 5169-5182.

[12]閆福華,劉崇武,周廣東,等.骨髓基質(zhì)細胞在三種可收生物膜上附著及增殖的比較[J].福建醫(yī)科大學學報,2002,36(1): 10-12.

[13]呂敏,裴國獻.富血小板血漿的制備現(xiàn)狀及研究進展[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展,2013,13(5),2574-2577.

[14]呂欣欣,寇育榮.富血小板纖維蛋白在GTR聯(lián)合植骨術中促進牙周組織再生作用的臨床研究[J].口腔醫(yī)學研究,2013,29 (12):1174-1178.

[15]陳江.膠原膜聯(lián)合自體骨髓基質(zhì)細胞及富血小板血漿修復牙槽骨缺損的實驗研究[J].中國修復重建外科雜志,2007,21(5): 523-527.

[16]Marx RE,Carlson E,Eichstaedt R,et al.Platelet-rich plasma. Growth factor enhancement for bone grafts[J].Oral Surg OralMed Oral Pathol Oral Radiol Endod,1998,85:638.

[17]Schilephake H.Bone growth factors in maxillofacial skeletal reconstruction[J].Int JOral Maxillofac Surg,2002,31(5):469-484.

[18]Choukroun J，Adda F，Schoeffler C，et al.Une opportunitéen paro-implantologie:le PRF[J].Implantodontie,2000,42:55-62.

R 783.9

A

1004-0188（2016）03-0332-03

10.3969/j.issn.1004-0188.2016.03.041

全軍“十二五”科研面上課題（CWS11J024）

646000四川瀘州，四川醫(yī)科大學口腔醫(yī)學院（吳倩倩，羅世君，王拓）；成都軍區(qū)機關醫(yī)院口腔科(孫勇，陳紅亮)

孫勇，電話:028-86687041

（2016-01-07）