自体牙骨粉应用于口腔颌面骨缺损的研究

2018-11-28 10:11 来源:临床口腔医学杂志
作者:刘一秀 李真华 龚靖淋 瞿杨阅读量:3096

    外伤、肿瘤、炎症等造成的骨缺损及种植体植入、上颌窦提升时骨量的增加成为口腔颌面部领域常见的难题,通过植入物修复是目前治疗的主要手段。理想的骨植入物需要具有良好的生物相容性、骨诱导及传导能力、快速骨生成及血管化等特点。寻找理想的植入材料用于骨修复,是生物材料研究中的热门课题。

    长期以来骨修复材料主要包括自体骨、异体骨和人工合成骨。自体骨取材大多为松质骨和带血管腓骨,其生物学性质与骨传导性,骨诱导和成骨过程有关,没有交叉感染等风险,在移植后的吸收率方面具有优异的效果。然而,自体骨取材常受到限制。例如需要额外的手术进行骨获取,常导致术后感染及慢性疼痛等并发症;关于何时进行自体骨移植还没有具体定论,有学者认为应该尽早进行。异体骨具有骨量丰富的特点,可以被修饰成各种形状,用于个体化的骨缺损中。其缺点是较强的免疫反应,术前术后需长期使用免疫抑制药物,并且术后易合并病毒和细菌感染。

    虽然使用各种方法将异体骨灭活以减少其免疫反应和传染,但是灭活所有细胞失去骨活性等限制异体骨的临床应用和效果。人工合成骨中研究最多的羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)在组成、结构上与天然骨大体一致,有良好的生物相容性、骨诱导性及毒副作用低等特点。其缺点为不降解或降解速度慢、脆性大、制备复杂且费用高。从生物学和免疫学,以及从法律和伦理的角度,建议使用自体骨。因此,寻找新的自体骨材料移植修复是当下急需解决的问题。牙齿是潜在有价值的自体移植材料,是由磷灰石晶体为主的无机成分和胶原蛋白等有机成分组成的多元结构。早期研究表明,牙胚与上颌骨、部分软骨及神经的生长发育来源为颅神经嵴。

    牙齿中特别是牙本质中无机物和有机物的比例为65∶35,而临近的牙槽骨中无机物和有机物、水的比例为65∶35,牙本质的组成成分与牙槽骨非常相似。牙齿中的无机物为新骨形成提供支架,影响再生骨的有机成分释放。牙本质中的有机物90%为I型胶原,与骨钙化机制相关,影响骨的形成及生物相容性。通过对牙齿成分的研究,学者们认为,将牙齿进行处理提取其中的有效材料脱矿牙本质可能研制出新的自体移植材料,因此,大量开展脱矿牙本质应用于骨缺损效果的研究。

    1967年Yeomans等将兔脱矿牙本质用作骨移植材料植入后4周即诱导新骨形成,证明其可以成为有效的骨移植材料。Reddi等通过组织学的角度发现脱矿牙本质具有良好的骨诱导和骨传导能力,骨传导性能可能取决于从周围宿主组织的血液供应数量。有学者将脱矿牙本质放于大鼠皮下结果显示软骨形成。岑远坤等将脱矿牙本质植入兔骨缺损中,组织学结果显示植入后炎性细胞少,生物相容性好。早期的实验表明脱矿牙本质可以促进软骨分化和骨重建。

    进入二十一世纪,研究发现使用从自体牙齿脱矿后提取的材料制造骨移植物具有优异的生物相容性,无任何免疫反应或异物反应,因其为自体组织,不涉及疾病感染的风险,已在许多研究中进行了实验验证。脱矿牙本质内含大量I型胶原起到支架作用,在骨缺损区作为骨形成蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)的优良载体,不断释放BMP促进骨修复。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)是血管形成的重要因子。

    Reis-Filho等通过建立鼠模型发现脱矿牙本质可以激活VEGF的表达,参与骨修复过程。虽然研究表明脱矿牙本质在骨缺损修复中效果显著,但是脱矿牙本质制备复杂,且受消毒不彻底影响,制作方法的不同导致实验结果不同,脱矿不完全影响临床使用效果,因此并未在临床中大规模应用。规范牙齿的处理及提取牙齿中有效材料的问题急需解决。2007年牙体研磨压碎机(osteo-Mill)在日本研试成功,它的问世摒弃了传统的脱矿牙本质制作方法,简化了流程。通过牙体研磨压碎机将牙齿进行脱水、脱脂、脱矿、冻干、杀菌,制备成新型材料自体牙骨粉(autogenous tooth bone graft materia,Auto-BT)。

    自体牙骨粉是传统制作的脱矿牙本质材料的进一步升华,脱矿更加完全、恒定大小为0.3~1.2mm的颗粒降解性更好、制备时间短、消毒彻底,并且使拔牙后即刻植入修复骨缺损成为可能。规范化制作及消毒的自体牙骨粉作为新型移植材料的研究迎来了快速发展期,被大量的应用于动物实验及临床修复骨缺损中。Ge等将自体牙骨粉移植治疗上颌后牙远中骨缺失,结果显示自体牙骨粉对牙周骨缺损治疗安全有效。在上颌窦提升术中,自体牙骨粉移植后上颌窦底部和牙槽骨边界消失,自体牙骨粉颗粒与窦中的新骨结合良好,骨形成从牙槽开始并逐渐向窦侧上升,表示自体牙骨粉具有重塑低结晶无机物和I型胶原的能力,有较好的稳定性、骨形成性。

    通过动物实验与其他常规移植材料相比,自体牙骨粉效果更佳。Lee等比较了自体牙骨粉与合成羟基磷灰石(HA)在小型猪中的使用。组织形态学分析显示,在自体牙骨粉组中比合成的HA组形成更多的新骨。Jeong等通过建立动物模型发现使用自体牙骨粉比使用合成骨新形成的骨的比率更高。Nampo等将小鼠自体牙骨粉和髂骨移植于下颌骨缺损中,结果发现自体牙骨粉较从小鼠髂骨收集的自体骨有更好的骨形成。移植修复后长期追踪发现自体牙骨粉与新骨结合效果显著。有报道称术后追踪发现使用自体牙骨粉骨吸收类似于骨科复合材料,新骨生成较其他材料更好,术后1年无严重并发症或植入失败。

    目前自体牙骨粉移植已经被引入临床,特别是在日本和韩国已广泛应用于口腔颌面部的外科骨缺损修复中,并已在放射学和组织学测试中效果显著。大多数学者的临床研究也已证实,自体牙骨粉作为骨缺损修复材料安全性极高。

    综上所述,人类在骨缺损修复方面已取得新的突破。自体牙骨移植材料被认为是良好的移植材料;其制备简单,存储方便,可以在拔牙后快速制成,也可在早期将拔牙后的牙齿进行存储,至患者需要时将牙齿提供给医院。自体牙骨粉具有自体骨良好的生物相容性,无免疫排斥反应,同时,解决了自体骨取材受限、术后合并感染及疼痛等自体骨常见的并发症。目前被认为是可以替代自体骨、异体骨、人工骨移植物的新的移植方法。

编辑: 陆美凤

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