種植體表面特征對軟組織附著的研究進(jìn)展

王麗波綜述，韋紀(jì)英審校（.遵義醫(yī)學(xué)院，貴州遵義563003；.遵義醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院，貴州遵義563003）

種植體表面特征對軟組織附著的研究進(jìn)展

王麗波1綜述，韋紀(jì)英2審校（1.遵義醫(yī)學(xué)院，貴州遵義563003；2.遵義醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院，貴州遵義563003）

牙種植體；牙種植；組織工程；口腔；綜述

早期口腔種植學(xué)的研究多關(guān)注于種植體-骨界面，成功的種植修復(fù)需要種植體與骨組織穩(wěn)定、直接的接觸。然而，種植體周圍軟組織的重要性往往被低估。理想的種植體-軟組織界面，應(yīng)與天然牙類似，具有完整且結(jié)合牢固的功能性生物封閉屏障，阻擋口腔上皮向下生長，抑制口腔內(nèi)的細(xì)菌和毒素的侵入，同時(shí)防止其下骨組織的根向吸收，保持種植體長期穩(wěn)定。臨床上種植義齒逐漸松動、脫落，導(dǎo)致修復(fù)失敗的原因部分是頸部軟組織封閉屏障遭到破壞。因此，本文就種植體表面特征對軟組織界面影響進(jìn)行闡述。

1　種植體-軟組織界面特征和生物學(xué)寬度

大量實(shí)驗(yàn)證明，種植體與天然牙周組織的軟組織具有一定的相似性，特別是在功能方面，厚的角化口腔上皮可以為牙齦軟組織提供保護(hù)，相鄰的溝內(nèi)上皮可以為齦溝內(nèi)的細(xì)胞進(jìn)行免疫保護(hù)，通過半橋粒連接的結(jié)合上皮同樣是重要的組織，能防止感染，抵擋外力的沖擊。然而，與天然牙結(jié)合上皮不同的是，Listgarten等［1］觀察到有膠原纖維平行排列或環(huán)繞于種植體表面，種植體表面沒有牙骨質(zhì)，結(jié)締組織無法垂直或斜向插入牙骨質(zhì)和牙槽骨。因此，外力作用很容易使周圍的牙齦纖維與種植體表面分離，不能有效地阻止上皮向根方移動和細(xì)菌侵入，細(xì)菌侵入時(shí)炎性反應(yīng)弱、防御能力低［2］。

與天然牙類似，種植體也具有生物學(xué)寬度（biological width，BW），寬度約為2 mm，包括結(jié)合上皮和牙槽嵴頂以上的牙齦結(jié)締組織，它構(gòu)成種植體-軟組織的生物學(xué)封閉，在防止菌斑、毒素和異物等有害物質(zhì)的入侵方面起重要作用。普遍認(rèn)為，隨著年齡的增大或在病變情況下，結(jié)合上皮向根方遷移，牙槽嵴頂隨之下降，但生物學(xué)寬度始終保持不變。有學(xué)者指出：只要生物學(xué)寬度未受到機(jī)械性損傷，即使有炎性反應(yīng)，種植體的骨結(jié)合也可以保持長久穩(wěn)定的骨水平［3-4］。Todescan等［5］將種植體置入犬下頜骨的不同深度，分別是牙槽嵴齦方1mm、平齊牙槽嵴頂、牙槽嵴頂根方1 mm，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三組實(shí)驗(yàn)中結(jié)合上皮的寬度分別為：1.67、1.93、2.78 mm；結(jié)締組織寬度分別為：1.13、0.92、1.60 mm。由此得出，生物學(xué)寬度的大小主要由牙槽嵴頂?shù)奈恢盟鶝Q定。因此，一般潛入式種植體必須植入于牙槽嵴頂根方或平齊牙槽嵴頂，才能確保獲得完整的生物學(xué)寬度。近幾年，有人提出基臺轉(zhuǎn)換的概念［6］，即二段式種植體修復(fù)時(shí)，所使用基臺的直徑小于種植體平臺的直徑，利用兩個(gè)部件間的錯(cuò)配，軟組織將緊密包繞種植體基臺生長，在種植體頂部平臺內(nèi)形成一個(gè)更寬、更具有抵抗力的上皮袖口，促使更少的牙槽骨改建和更穩(wěn)定的種植體-軟組織界面［7］。目前認(rèn)為，種植體植入的深度、種植體-基臺界面的位置、修復(fù)體邊緣的位置等因素對BW具有較大影響［8］，具體原理有待進(jìn)一步研究。

2　種植體表面特征對種植體-軟組織界面的影響

種植體周圍軟組織的附著，首先是黏附蛋白、膠原蛋白等吸附于種植體表面，繼而誘導(dǎo)細(xì)胞的黏附。種植體可通過表面改性（如：表面電荷、表面極性、形貌等）促進(jìn)細(xì)胞的附著。

2.1種植體表面化學(xué)成分種植體表面化學(xué)成分與材料主體化學(xué)成分不同，但又受其影響。如金屬種植體表面和周圍環(huán)境相互作用，會形成與金屬本身有差異的氧化膜，該膜具有強(qiáng)抗腐蝕性及良好的防氧滲透性［9］。另外，各種表面處理技術(shù)如洗滌、消毒或機(jī)械加工也會導(dǎo)致表面化學(xué)成分發(fā)生改變。

種植體主體化學(xué)成分不同，則其表面化學(xué)成分必然有差異。有研究報(bào)道［10］，成纖維細(xì)胞在鈦合金表面的附著及伸展比純鈦表面差，其原因可能是鈦合金鈦含量太低，主要成分是鎳和鉻，此兩種金屬成分具有一定的細(xì)胞毒性，可刺激人單核細(xì)胞合成和釋放腫瘤壞死因子，引起周圍組織炎癥。即使種植體主體化學(xué)成分相同，經(jīng)由不同的表面處理，也會影響種植體表面化學(xué)成分。Lima da Costa Valente等［11］對不同表面處理的純鈦種植體模擬手術(shù)操作的植入和取出過程，觀察得出酸蝕表面可獲得更大的接觸面積和表面氧化層的改變；他還認(rèn)為表面處理對種植體的化學(xué)成分并無大的影響，主要影響因素是機(jī)械操作，即多次反復(fù)植入和取出，會增加空氣的接觸導(dǎo)致污染，增加有機(jī)物的顆粒沉積，致使表面氧化層發(fā)生改變，鈦含量減少，降低骨結(jié)合。

2.2種植體表面粗化改性處理種植體粗化改性表面大體分為宏觀表面和微觀表面，本文主要闡述微觀表面，微觀的粗化表面可通過物理法（機(jī)械加工和噴砂），化學(xué)法（酸蝕法，堿處理法和酸堿復(fù)合處理法），電化學(xué)處理法（陽極氧化，微弧氧化等）和涂層處理（羥基磷灰石涂層等）等獲得，常見的表面形貌有微型溝槽、微孔、微管等。

表面粗糙度和表面形貌是影響細(xì)胞存活、附著、生長最具影響力的因素，決定著細(xì)胞的形態(tài)、功能和增殖情況。雖然關(guān)于種植體不同表面形貌對細(xì)胞的影響進(jìn)行了廣泛的研究，但目前仍存在爭議。目前有證據(jù)表明種植體的微粗糙形貌，對于增加種植體軟、硬組織界面的接觸，以及細(xì)胞分化等方面具有積極作用；相反，一些研究表明光滑表面可以使細(xì)胞與基質(zhì)表面的黏附比粗糙表面更緊密。材料的表面不可能是絕對光滑的，均存在一定的粗糙度，不同處理方法得到的“光滑表面”的表面粗糙度也是不同的。一般認(rèn)為平均表面粗糙度Ra＜1.0 μm是光滑，Ra＞1.0μm是粗糙。從現(xiàn)有的研究可以看出：Ra＜0.4 μm、Rz＜3.4 μm是較為理想的種植基臺表面粗糙度范圍。此程度既可以阻止菌斑過多的沉積附著，又有利于上皮和結(jié)締組織在基臺表面形成更好的生物封閉。種植體不同的表面形貌以及同一種形貌的不同參數(shù)對細(xì)胞行為的影響也是不同的。據(jù)文獻(xiàn)記載，牙齦成纖維細(xì)胞在光滑表面或細(xì)凹槽表面生長良好。研究證實(shí)，細(xì)胞在未處理光滑的氧化鋯陶瓷材料表面最初3h里，細(xì)胞形態(tài)未發(fā)生明顯改變呈貼壁圓形，而粗糙表面，細(xì)胞貼壁呈明顯的不規(guī)則形，可能因?yàn)橄鄬τ诠饣砻?，?xì)胞需要更多時(shí)間來適應(yīng)粗糙表面；即使隨后觀察時(shí)間，細(xì)胞形態(tài)均有改變，但兩者仍有不同［12］。此外，大量研究證實(shí)，材料表面的微米溝槽能產(chǎn)生“接觸誘導(dǎo)效應(yīng)”，即細(xì)胞接觸溝槽后，往往沿其溝槽方向排列、伸展。除了溝槽對細(xì)胞的引導(dǎo)作用，Heinrich等［13］采用激光技術(shù)，通過對激光的能量和脈沖的控制，在光滑的金屬種植體頸部表面形成了具有三維空間結(jié)構(gòu)的孔穴和隧道，并觀察了成纖維細(xì)胞在激光粗化后的金屬表面生長的情況發(fā)現(xiàn)，直徑約50 μm或較大一些的孔穴內(nèi)，成纖維細(xì)胞也可以貼壁生長。

最近，Moon等［14］通過掃描電鏡觀察牙齦成纖維細(xì)胞在不同鈦基臺表面的黏附情況，并定量計(jì)數(shù)每日材料表面黏附的細(xì)胞數(shù)，結(jié)果得出，細(xì)胞在金屬鈦不同表面的黏附情況無明顯差異，而隨著時(shí)間的延長，細(xì)胞第3天的數(shù)量是第1天的2倍，并且一直維持持續(xù)增長的趨勢。這一結(jié)果表明，種植體不同的表面情況及不同的種植體材料，對牙齦成纖維細(xì)胞生存、黏附的影響不大，細(xì)胞對種植體基臺表面黏附的強(qiáng)度與細(xì)胞接觸材料表面的時(shí)間有著密切的關(guān)系。這一結(jié)論提示，在臨床上，保持種植體的初期穩(wěn)定性，特別是在種植體植入早期，還未形成完整的種植體-軟組織界面期間，是很必要的。

2.3生物活性分子表面修飾近年來，許多研究者利用細(xì)胞學(xué)和分子生物學(xué)方法將蛋白質(zhì)、細(xì)胞生長因子、酶及多肽等有生物活性的分子固定在材料的表面，通過構(gòu)建新一代的分子生物材料，以期增強(qiáng)軟組織和種植體的結(jié)合強(qiáng)度，促進(jìn)周圍組織的早期黏附和愈合。

最初人們在齒類動物的牙齦上皮及結(jié)合上皮中發(fā)現(xiàn)，在牙齦上皮的基底膜中有多種蛋白的表達(dá)，但是在結(jié)合上皮-牙界面的基底板中只有層粘連蛋白-5（Laminin-5，LN-5）的表達(dá)，其主要用來調(diào)節(jié)結(jié)合上皮細(xì)胞的黏附。LN-5是角質(zhì)形成細(xì)胞黏附和遷移的最佳配體，它對正常傷口的愈合起著至關(guān)重要的作用。Astuta等［15］推論LN-5在種植體上皮形成過程中起引導(dǎo)上皮遷移的作用。此外，通過對種植體牙齦界面超微結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn)，LN-5分泌不足是種植體上皮界面中上2/3內(nèi)基板不完整和半橋粒缺乏的重要原因。為了增強(qiáng)種植體表面與軟組織上皮細(xì)胞的黏附，Tamura等［16］把可溶性LN-5用作種植體的涂層進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，牙齦上皮細(xì)胞在24 h內(nèi)就附著在有這種涂層的鈦種植體表面上，而沒有此涂層的鈦種植體表面則沒有細(xì)胞黏附，他們推測可溶性的LN-5作為種植體的涂層有利于種植體-軟組織形成生物封閉。實(shí)驗(yàn)還證明，層粘連蛋白能誘導(dǎo)成骨細(xì)胞早期的黏附，并誘導(dǎo)干細(xì)胞的分化，原因可能是蛋白分子結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，因此只在特定時(shí)間內(nèi)有效。

精氨酸-甘氨酸-天門冬氨酸（RGD）序列是許多細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的黏附位點(diǎn)，有學(xué)者將含有RGD的多肽分子連接于生物材料表面，通過細(xì)胞表面的整合素受體識別，調(diào)控細(xì)胞的黏附。近年來，RGD多被用于研究人工血管內(nèi)皮化和骨組織的早期形成等，至今還未見將其應(yīng)用到種植體頸部以增強(qiáng)軟組織袖口生物屏障的報(bào)道。有實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)［17］，RGD涂層能夠促進(jìn)原代人牙齦成纖維細(xì)胞的初期粘黏附、增殖和細(xì)胞鋪展，有RGD修飾的鈦表面成纖維細(xì)胞黏附的細(xì)胞數(shù)比未修飾鈦表面多，鋪展面積大，且黏著斑形成比純鈦表面早。黏著斑的形成是細(xì)胞黏附過程中信號傳導(dǎo)的前提，是材料表面細(xì)胞活性的重要指標(biāo)之一。因此，RGD是一種可行的種植體表面改性處理，其改善了種植體的生物相容性，但目前研究仍處于實(shí)驗(yàn)階段。

綜上所述，種植體表面特征對種植體軟組織的附著有一定影響，生物活性分子對材料表面的修飾也會改變上皮及成纖維細(xì)胞在種植體表面的早期行為，但是還存在許多不明確、不一致之處，有待進(jìn)一步探索。

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（收投稿日期：2015-10-29）

·臨床研究·

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.03.029

A

1009-5519（2016）03-0405-02