人工骨修復牙槽骨缺損的研究進展

王 剛(綜述)，張文云(審校)

人工骨修復牙槽骨缺損的研究進展

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是目前較為先進的一種修復方式，但牙齒缺失后局部解剖關系的改變導致的骨量不足，以及牙槽骨的不斷吸收所致的牙槽骨寬度和高度的降低，均會影響種植修復效果。因此，應用骨移植的方法，在種植手術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，且會給患者帶來額外的痛苦及風險。異體骨、異種骨移植則會因抑制物本身較高的抗原性，而導致植入后免疫排斥反應的發生。人工骨則可有效避免上述移植方法所引起的各種并發癥。現對口腔種植中人工骨替代材料綜述如下。

1 無機材料

1.1 羥磷灰石(hydroxylapatite,HA)和納米羥基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA) HA主要由鈣和磷構成，它是自然骨的主要無機部分，也是骨組織的主要承力者，其理化性質與骨皮質和牙釉質幾乎完全相同。HA具有良好的生物相容性和生物活性[1]，能夠為新骨形成提供生理支架，并與骨組織形成直接的骨性結合，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用于牙槽嵴的擴增[2]。同時，多孔羥磷灰石具有促進血管長入及成骨細胞黏附、增殖的最佳孔徑，以其為支架填充骨髓基質干細胞進行牙體種植，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即刻植入羥基磷灰石微粒人工骨的31例患者，對術后患者拔牙創出血、牙槽嵴高度、干槽癥等指標進行臨床觀察及X射線片檢查。研究發現，全部患者術后創口愈合良好，無出血、干槽癥發生，X射線片可見牙槽高度恢復良好，牙槽窩內羥基磷灰石存在。但純羥基磷灰石的陶瓷脆性大，抗彎強度較低，韌性差，并不能較好地滿足臨床需要[6]。同時，HA的生物降解性較差，不能參與人體新陳代謝，臨床長期應用效果不理想。因此，研究者將目光投向了粒徑為1～100 nm的超微粒子(nHA)。nHA在結構上與自然骨更加接近，其具有較高溶解度、較大表面能、較強吸附性及良好的生物相容性，且無細胞毒性，同時nHA所具有的體積效應以及表面效應，使其在生物學和力學方面有極大的優越性和應用潛力[7]。Thian等[8]經體外研究發現，人體類成骨細胞在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，植入體內后能很快被吸收并形成富含磷酸鈣的微環境，以促進移植物與宿主骨連接。但有學者認為[2]，牙槽周圍的破骨細胞受到磷酸鈣晶體的刺激，從而引起成骨細胞活性增強，促進新骨形成。CPC是近年來被廣泛應用于頜骨缺損修復及填塞拔牙創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，植入后不會引起免疫排斥反應和溶血反應，較高的界面結合強度避免了骨結合面微動現象及骨水泥磨損顆粒導致的新骨溶解現象的發生，其在本身降解的同時，還可以引導骨組織以“爬行替代”的過程進行修復，完成骨重建[10]。值得注意的是，CPC孔隙率較低，降解速度慢且強度和韌性較差，作為骨組織修復中的骨替代材料，其生物性能及理化性質還有待進一步提高。

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，又有骨誘導性。當BG暴露于組織液中時，其表面會形成富含硅的凝膠層，而頂部也會形成一層磷酸鈣層，其主要作用為促進成骨細胞吸收和富集，以形成額外的細胞外基質礦化[11]。Tavakoli等[12]則認為，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，改善細胞黏附，增強成骨細胞的增殖和分化，能夠增加牙周組織再生和種植體的礦化，且其體外實驗研究表明，在4 mg/ml以下濃度時，新型納米生物活性玻璃對牙周成纖維細胞為無遺傳毒性。

1.4 生物醫用金屬材料 生物醫用金屬材料是用作生物醫學材料的金屬或合金。鈦金屬的比重與人骨相近，其合金強度較純鈦高且彈性模量與人體自然骨相近，可有效減少應力屏蔽效應，其主要應用于人工牙根等方面。在鈦合金表面加上金屬鍶涂層，能有效促進成骨及增強金屬與骨的結合作用[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重，提示臨床應用中應給予該現象足夠的重視。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材料具有良好的生物相容性和合適的力學性能，且表面含有鎂離子的材料可明顯促進骨細胞附著，但腐蝕速度過快問題是影響其廣泛臨床應用的關鍵[15]。除腐蝕問題外，增加植入的金屬材料與機體組織的結合力及生物相容性，提高其安全性是臨床應用的主要問題。

2 復合材料類

類骨質羥磷灰石(SBR)是由HA與TCP構建的一種復合材料，SBR具有平均粒徑為500 μm和70%高空隙率的特點，對于細胞黏附、組織長入和降解較為有利。在兔下頜骨臨界性骨缺損修復試驗中，SBR于修復早期即可見到大量成骨細胞長入及骨基質和骨小梁的形成，且在骨修復后期可被正常組織替代，表現出良好的可降解性及骨再生及引導作用[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，可被機體溶解酶所降解，但不與體液發生反應，具備良好的生物相容性和改善混合物劑型與流動性的作用，且具有一定促進骨形成功能[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強度，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胞黏附、長入、增殖及利于體液流動的多孔結構[19]，以加速骨缺損的修復過程。以羥基磷灰石/殼聚糖為基質構建載有甲硝唑的復合微球并將其填充入骨缺損部位，在引導骨生成、促進骨修復的同時，可實現對藥物的控制釋放(3 d內對甲硝唑的釋放達到82%左右)，更有針對性地預防傷口感染作用[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合材料在組織工程學領域得到了極高的關注，它們的特點在于有較小的異物反應，有良好的內在抗菌特性、生物相容性及生物降解性，并且能被塑造成各種形狀結構(如多孔結構)，適合細胞長入、擴散以及分化，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，可增加這些復合材料的機械強度，碳納米復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用材料[21]。

隨著科技的不斷進步及科研的拓展和深入，增強材料對成骨細胞的黏附力，在保證骨傳導的前提下，加強骨誘導作用；調節生物材料的降解速度，使之與新骨的形成速度相匹配；完善納米技術制備生物材料的制備工藝等的研究，將是今后繼續探索人工骨替代材料臨床應用的目標。人工骨材料修復骨缺損將會具有巨大的發展潛力。

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成都軍區“十二五”醫學科研課題(C12049)

650032 昆明，成都軍區昆明總醫院口腔科

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)