富血小板纤维蛋白衍生物的研究进展

2020-7-17 10:07  来源:华西口腔医学杂志
作者:常尧仁 刘纯 殷丽华 阅读量:5214

    富血小板血浆(platelet rich plasma,PRP)1998年由Marx首次引入口腔医学领域中,并被认为是第一代血小板浓缩物。2000年Choukroun提出了富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin,PRF)的概念,作为第二代血小板浓缩物,它与PRP存在明显差异,此术语的改变具有了里程碑式的意义。

    从PRF的提出到其衍生物纯富血小板纤维蛋白(pure platelet-rich fibrin,P-PRF)、富白细胞血小板纤维蛋白(leukocyte-and platelet-rich fibrin,L-PRF)、改良型富血小板纤维蛋白(advanced platelet-rich fibrin,A-PRF)与可注射型富血小板纤维蛋白(injectable platelet-rich fibrin,i-PRF)以及第三代血小板浓缩物钛制富血小板纤维蛋白(titanium platelet-rich fibrin,T-PRF)也已历经十余年的发展。

    PRF及其衍生物已成功地应用于口腔医学领域。不同类型的PRF衍生物其制备方法、保留时间、转移过程、纤维蛋白结构、血小板以及释放的细胞生长因子等存在差异。本综述介绍PRF衍生物的演变、制备技术、生物学特性及医学研究价值,为合理应用PRF衍生物提供科学参考与临床指导。

    1.PRF衍生物的演变

    2000年第二代血小板浓缩物PRF被研发,相比于PRP,PRF避免了免疫排斥反应和过敏反应的可能,其三分子立体网状结构为细胞的迁移、附着以及分化提供了有利场所。PRF内丰富的细胞生长因子,能与纤维蛋白发生化学键结合,从而形成较强的亲和力,使得生长因子缓慢释放,最终延长PRF在创口的作用时间,达到促进创口愈合的作用。

    随着研究的深入,学者们发现PRF中不仅含有丰富的细胞生长因子,且含有一定数量的白细胞,其免疫特性逐渐成为研究热点。Dohan Ehrenfest等首次提出关于血小板浓缩物的分类,根据白细胞含量和纤维蛋白结构,将血小板浓缩物分为4个家族:1)纯富血小板血浆(pure platelet-rich plasma,P-PRP)或去白细胞富血小板血浆(leukocyte-poor platelet-rich plasma,LP-PRP);2)富白细胞富血小板血浆(leukocyte platelet-rich plasma,L-PRP);3)P-PRF或去白细胞富血小板纤维蛋白(leukocyte poor platelet-rich fibrin,LP-PRF);4)L-PRF。虽然PRF已经成功应用于临床,但玻璃管中的二氧化硅颗粒可能导致的健康问题同样也引起了医学界的关注。

    O’Connell指出,虽然二氧化硅颗粒会与红细胞一起沉积,但其中的一部分仍会悬浮在纤维蛋白层中,进而直接接触患者,增加潜在风险。2012年首次采用钛制试管(Ⅳ级纯钛)代替玻璃试管进行静脉血收集和离心,并命名为T-PRF。TPRF的产生基于金属钛,相比于二氧化硅更有利于血小板的激化,并可避免二氧化硅颗粒带来的潜在风险,生物相容性更高。因此,T-PRF也被称为第三代血小板浓缩物。

    单核细胞在血管生成、骨组织再生等方面起着重要的作用。为了尝试使PRF中包含更多的单核细胞,2014年Choukroun引进了A-PRF与i-PRF,并指出A-PRF/i-PRF更有利于软组织生长与骨组织再生。

    2. PRF衍生物的制备技术

    2.1 P-PRF

    临床应用中PRP是一种液体或凝胶状态,机械性能差,其释放的生长因子易散失,为了方便操作并保存其中的生长因子,便将PRP继续离心转换成了P-PRF。P-PRF也称为富血小板纤维蛋白基质(platelet-rich fibrin matrix,PRFM)。目前唯一可用于制备PRFM的是Fibrinet PRFM工具盒(Cascade Medical公司,美国),制备出的PRFM是以高活性凝胶形式存在的含有少量白细胞的高密度纤维蛋白网,其硬度是一般纤维蛋白凝胶硬度的600倍,可达到人类完整皮肤硬度的50%。

    研究显示,此工具盒可以将PRP中99.1%的血小板转移至PRFM中,是最初收集全血中血小板含量的210倍。制备方法:9 mL全血1 100g高速离心6 min后红细胞层与PRP层分离,然后将PRP完全转移至含有CaCl2的凝集管中,4 500 g高速离心25 min即可制备出PRFM。

    2.2 L-PRF

    目前被美国食品药品监督管理局(Food and DrugAdministration,FDA)批准的用于制备L-PRF的系统只有Intra-Spin L-PRF(Intra-Lock公司,美国)。Dohan Ehrenfest等指出,可用于制备L-PRF的机型还有A-PRF 12(Nice公司,法国)、Centrifuge LWUPD8(LW Scientific公司,美国)以及Salvin 1310(Salvin Dental Specialties公司,美国),但这3种机型均未获得CE/FDA系统批准。应该注意的是,制备L-PRF的早期方案是3 000 r·min-1/10 min, 而近多年来2 700 r·min-1/12 min的方案更常被使用。

    2.3 A-PRF

    相比于L-PRF,A-PRF使用的转速更低、离心时间更长,并需专有的血液收集管。A-PRF的制备方法:9~10 mL全血置于A-PRF12(Nice公司,法国)内1 500 r·min-1离心14 min,可见血液分3层,中间的淡黄色凝胶即A-PRF。但是学者通过1 300 r·min-1离心8 min制备出A-PRF+,并指出低速制备的A-PRF+相比于常规速度制备的A-PRF具有更多的生长因子。

    2.4 i-PRF

    Miron等在室温下将10 mL全血置于Duo Centrifuge(Nice公司,法国)内700 r·min-1离心3 min,得到的上层液体即是i-PRF。Mourão等则将9 mL全血置于Horizontal centrifuge(RDE公司,巴西)内3 300 r·min-1离心2 min,得到的橙色液体便是i-PRF。

    2.5 T-PRF

    Tunali等在2011年收集了兔的10 mL静脉血于钛制试管中,于Hettich Universal 320(Hettich Zentrifugen公司,德国)内3 500 r·min-1离心15 min,血液分3层,中间淡黄色凝胶层即为T-PRF。其后,Tunali等收集9 mL志愿者静脉血于Hettich Universal320中2 800 r·min-1离心12 min,得到T-PRF。

    3. PRF衍生物的生物学特性及医学研究价值

    3.1 P-PRF/PRFM

    PRFM纤维蛋白网的两面结构并不相同,一面可见血小板以及细胞黏附在纤维蛋白网上,血小板呈双凸状且处于未激活的状态,另一面却观察不到血小板与细胞的存在,仅显示为纤维蛋白网状支架。含血小板及细胞一面的纤维相互缠绕为束状,平均直径达63.6 nm±30.3 nm。

    不含血小板及细胞面的纤维更加粗大但相对较短,网状结构更为致密,表现出无孔状态。PRFM的弹性模量(以刚度表示)为937.3 kPa±314.6 kPa,应力可达1 476.0 kPa±526.3 kPa。PRFM的硬度明显高于L-PRF,但PRFM的抗张强度与最大抗拉应变低于L-PRF。PRFM释放的生长因子有表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)1和2、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)AA和AB、转移生长因子(transforming growth factor,TGF)β1、碱性成纤维生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF),第一天释放量最大,其后释放渐减并表现平缓。

    Lucarelli等发现,PRFM能显著促进间充质干细胞的增殖,但是否能促进间充质干细胞的成骨分化还有待于进一步研究。Simon等对狗的拔牙窝愈合进行观察,结果显示PRFM组的拔牙窝3周后便有骨质充盈,12周后骨量明显多于无PRFM的对照组,差异具有统计学意义。随后,Simon等对患者的拔牙窝愈合进行了观察,得出单独使用PRFM可维持牙槽嵴的空间,减少牙槽骨吸收,并能促进快速成骨。PRFM还常被用于治疗严重的慢性下肢静脉性溃疡、糖尿病足神经性溃疡等,并取得了良好的临床治疗效果。

    3.2 L-PRF

    L-PRF可持续释放生长因子,TGF-β1的释放量最多,其次为PDGF-AB、VEGF和BMP-1。另有研究显示,L-PRF与PRP相比,前者在7 d时间内释放出更多的愈合分子(血小板反应蛋白-1、纤连蛋白以及玻连蛋白)及生长因子。Dohan Ehrenfest等比较了L-PRF与A-PRF,发现L-PRF释放出的生长因子量始终比A-PRF强。

    2018年,Lollobrigida等首次提出了液体L-PRF的概念,将种植体材料浸润于液体L-PRF中,发现液体L-PRF可在种植体表面形成L-PRF凝胶,使更多的细胞黏附于种植体表面,而L-PRF浸出液虽然能促进种植体表面与纤维蛋白的结合,却无法形成纤维蛋白凝胶。动物实验表明,L-PRF在愈合早期阶段可促进种植体周骨的愈合并显著提高新骨生成量。

    Bastami等的系统性综述指出,上颌窦提升手术中,无论L-PRF作为单独植入材料还是混合植入材料,对于骨再生均表现出了良好效果。L-PRF在软组织愈合与再生方面表现尤为突出。

    Temmerman等研究发现,与游离龈移植相比,L-PRF不仅能够增加种植体周角化龈的宽度,还可缩短手术操作时间,减少患者的术后不良反应。种植体周围炎的治疗中运用L-PRF可取得良好的临床治愈效果。与此同时,L-PRF在治疗双磷酸盐相关的颌骨坏死疾病方面也表现出了良好的潜能。

    3.3 A-PRF

    A-PRF的三分子立体网状结构比PRF与PPP更为疏松,网格空间更大,交联密度更低,使得A-PRF的纤维蛋白网中存在更多的单核细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、中性粒细胞、白细胞以及血小板。

    Masuki等比较了A-PRF与PRP、富血浆生长因子(plasma rich in growth factors,PRGF)、浓缩生长因子(concentrated growth factors,CGF)中的生长因子及促炎因子,结果表明,A-PRF中TGF-β1、VEGF、白细胞介素(interleukin,IL)1β、IL-6的含量均高于其他各组。Cabaro等对比A-PRF与LPRF,发现A-PRF中嗜酸细胞活化趋化因子Eotaxin、CC类趋化因子配体5(C-C motif ligand 5,CCL5)、PDGF以及VEGF的含量均高于L-PRF,这与DohanEhrenfest等提出的观点相反。A-PRF相比于L-PRF更能促进牙龈成纤维细胞的迁移及增殖。

    Titirinli等在兔的下颌骨实验中发现,2个月后A-PRF组新骨生成量显著高于PRF对照组(P<0.05)。Kalash等在美学区即刻种植的随机临床对照试验中,发现加入了A-PRF-异体骨的实验组术后9个月的种植体稳定性显著高于仅使用异体骨的对照组。Sameera等联合A-PRF与L-PRF治疗多发性龈退缩,术后6个月附着丧失及角化龈宽度均得到了明显改善。A-PRF对口腔常见菌群如白色念珠菌、变异链球菌、金黄色葡萄球菌等均具有抗菌活性。

    3.4 i-PRF

    Varela等发现,相比于外周血中纤细的纤维蛋白网,i-PRF的网状结构更为致密,蛋白纤维也更粗壮,具有更多的血小板与白细胞,但血小板的分布表现为在某一区域内的凝集,并非均匀分布。Miron等对比了PRP与i-PRF,发现PRP具有较高的生长因子早期释放,而i-PRF在10 d后生长因子总释放量较高。i-PRF相比于PRP,对成骨细胞及牙龈成纤维细胞的迁移、增殖及成骨分化促进作用更加显著。

    兔动物实验证实,i-PRF对软骨缺损的重建具有显著促进作用。临床研究中,i-PRF可以与骨移植物混合,并在1~2 min内形成稳定的纤维蛋白—骨移植物,极大地方便了外科操作。在骨增量手术过程中,i-PRF还可以与A-PRF或PRF膜进行混合,加强其抗炎作用,更有利于骨组织和软组织的愈合与再生。

    慢性牙周病初期治疗阶段,通过根面刮治与根面平整术(scaling and root planig,SRP)与i-PRF联合应用,探诊深度、临床附着丧失及探诊出血相比于对照组(只应用SRP)得到了明显改善,且牙周致病菌的含量明显低于对照组。Karde等对比了i-PRF、PRF、PRP中血小板的含量及其抗菌活性,得出i-PRF中含有的血小板含量最高,抗菌活性也最高。i-PRF用于治疗扁平苔藓,也具有显著的临床效果,提示在使用糖皮质激素出现并发症的时候,i-PRF也许可以成为选择。

    3.5 T-PRF

    Tunali等发现,T-PRF纤维蛋白网的覆盖面积明显大于L-PRF,且网状结构更加完整有序,除此之外,T-PRF中细胞与纤维蛋白之间的边界比L-PRF更宽且更突出。Takemoto等认为,这可能是由于钛材料具有更好的血液相容性,导致能形成更多紧密聚合的纤维蛋白。Tunali等在兔的拔牙位点保存实验中发现,术后1个月T-PRF组的拔牙窝内仍有T-PRF膜残留,1个月及3个月时均有较多的VEGF及碱性磷酸酶阳性细胞。

    Firatli等在兔的颅骨缺损实验中发现,T-PRF组表现出了更多的骨保护素阳性细胞,认为T-PRF可促进骨的愈合与再生。T-PRF在牙槽嵴增量手术及上颌窦提升手术中作为单独植入材料也均表现出了良好的临床效果。Uzun等运用T-PRF治疗多发性龈退缩,术后12个月根面覆盖率达到93.29%,角化龈宽度增加1.97 mm,说明T-PRF是一种安全有效的治疗多发性龈退缩的生物材料。

    4.展望

    PRF衍生物是对PRF的不断改进与完善,相比于PRF,PRF衍生物可产生更多的血小板、白细胞以及细胞生长因子,从而促进细胞的增殖与分化,利于组织的愈合与再生,同时由于其良好的机械性能,提高了手术的可操作性,并对术区具有一定的应力保护作用。低速离心分离的概念(low speed centrifugation concept,LSCC)2017年第一次提出。学者认为降低离心速度可以显著地提高纤维蛋白中血小板、白细胞以及生长因子的含量,但是仍需要大量的临床前以及临床研究进行科学评估。只有了解了PRF衍生物的理化性能以及生物学特性,才能够将其充分合理地应用到临床工作中,从而达到良好的组织修复效果。

编辑: 陆美凤

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