骨移植材料在口腔修復中的應用研究進展

丁 典 綜述，莫娟萍 王景云 審校

(吉林大學口腔醫院修復科 吉林 長春 130000)

隨著人們生活方式的改變，牙齒缺失患者的人數逐漸增多。牙齒缺失可影響牙齒功能，降低容貌美觀度，易致使患者產生負面情緒，對患者的身心健康造成危害[1]。因此，采取有效措施對牙齒缺失患者進行修復具有重要意義。目前，采用人工修復技術治療牙齒缺失已成為臨床研究熱點，種植修復是通過在牙槽骨內種植人工牙根的技術，其固位效果好、舒適度高，在口腔修復領域發展日漸成熟[2]。然而，部分患者由于在口腔修復中骨量較少，垂直骨高度不足或存在生理性吸收，導致種植效果未達到理想狀態[3]。因此，如何獲得充足的骨量對骨缺損修復至關重要。骨移植材料作為口腔修復的關鍵部分，已成為材料學及組織學領域的研究熱點，隨著骨移植材料的持續發展，天然骨、人工合成骨等其他材料被廣泛應用于臨床，但不同材料具有不同的性能特點，在臨床應用中存在一定區別。

1 天然骨

1.1 自體骨：自體骨是來自本身的骨，大多取于髂骨、肋骨、顱骨等部位，臨床上往往按患者個體所需骨量及自身情況選擇科學合理的供骨部位。同時，自體骨還可從口內取骨，主要為頦部、下頜升支等位置，但其取骨量具有局限性，適用于小于兩顆牙寬的骨缺失患者[4]。自體骨存在骨傳導性、骨誘導性及成骨性，是口腔修復領域最為理想的移植物，具有與機體相同的組織特點，生物相容性好，無排異反應，且效果穩定，不良反應少，已被國內外普遍接受[5]。Wu等[6]對30例前牙缺失進行種植修復的患者進行研究，結果發現種植體均達到成功標準，且患者對自體骨移植具有較高的滿意度及接受度。Noelken等[7]報道，隨訪5年內，美學區骨缺損患者使用自體骨移植的療效穩定，無任何體征和癥狀，且可維持長期的美學效果。

隨著醫學技術的不斷更新，3D打印技術的應用逐漸廣泛，被認為是近年來世界制造領域重大的突破[8]。由于自體骨供骨存在限制，且骨塊塑形困難，導致患者預后未達到最佳狀態。使用3D打印技術可解決自體骨塑形繁瑣的問題，改善患者恢復情況，提高外貌美觀度[9]。雖然自體骨是骨移植物的“金標準”，但其仍有一定的不足，采用自體骨進行骨修復需要對供區產生切口，導致二次創傷，加重患者疼痛，延長手術時間，并可能增大出血、感染等風險。同時，應用自體骨可能在術后發生骨吸收，使修復效果受到限制[10]。Gerressen等[11]對11例行自體髂骨移植的患者進行三維體積測量，結果顯示修復后3個月的骨移植

體積為初始移植的38.9%，修復后6個月再次降低18.9%。因此，臨床上應在口腔修復中將自體骨與其他材料結合，從而達到最佳治療效果。

1.2 同種異體骨：同種異體骨是來自相同物種另一供體的骨，一般儲存在骨庫中，經過冷凍、脫礦、輻射等處理后可在骨修復中發揮重要作用，具有便于取骨、避免二次創傷等特點。由于同種異體骨具備骨傳導性，通過再血管化、誘導成骨將骨床與移植物相連，從而能達到修復骨缺損的作用[12]。近年來，新鮮冷凍骨成為臨床研究的熱點，其具有良好的骨傳導作用，大大降低免疫原性。Sehn等[13]研究表明，新鮮冷凍骨在上頜竇底擴大術中療效確切，可提高新骨形成率和骨含量。Xavier等[14]調查15例行鼻竇擴大術患者，結果發現移植1年后，采用自體骨和新鮮冷凍骨的骨移植物體積無明顯差異，新鮮冷凍骨的應用有助于避免使用自體骨后產生的并發癥。然而，同種異體骨較自體骨而言，其成骨性較弱，且可能導致感染、疾病傳染，臨床應用存在一些弊端。

1.3 異種骨：異種骨是來自不同物種的骨，主要源于動物、珊瑚等的基質，具有骨量豐富，經濟實惠，選擇廣泛等優勢。徐燕等[15]認為，對牙槽突裂患者采用復合牛骨可有效矯正異常外貌，減少手術損傷，節省醫療花費，且排異反應小，出院后復查發現存在新骨形成。去蛋白牛骨基質（Bio-Oss）骨粉作為口腔領域常用的異種材料，其通過提純法除掉牛骨中有機物質，具有與人骨類似的多孔構造及化學成分，可取得顯著的成骨效果，骨傳導性好，免疫原性低，且骨吸收率少[16-17]。由于Bio-Oss骨粉無骨誘導性，臨床上往往將其與自體骨聯合應用于骨修復，可增強異種骨活性，避免自體骨骨量不足，對新骨生成具有積極作用。Aludden等[18]報道，50%的Bio-Oss骨粉與50%自體骨混合進行側嵴增強后，能誘導新骨形成，增加牙槽嵴寬度，且3年內種植體存活率高達96%。此外，豬骨、羊骨等也是臨床多用的骨移植材料，在口腔修復中發揮著不同程度的作用。目前，珊瑚骨粉已成為骨移植方面的研究重點，主要由珊瑚類羥基磷灰石組成，可促使新骨生成，維持植骨區三維空間的穩定，有助于為牙槽骨提供支架，且具有較好的生物相容性、骨傳導性，在骨增量中發揮著積極作用[19-20]。

2 人工合成骨替代材料

2.1 生物材料：生物材料作為一種新興的骨移植材料，其發展前景可觀，成為近年來的研究熱點。生物材料具有便于生產儲存、結構穩定、硬度大、抗壓能力強、生物相容性好、費用低等優點，在臨床上受到廣泛應用。生物材料主要包括羥基磷灰石（HA）、磷酸三鈣（TCP）、雙相磷酸鈣（BCP）及生物活性玻璃（BAG）等。

HA以鈣、磷為主要成分，其結構與天然骨具有相似性，存在良好的穩定性，且不可吸收，對保持穩定的成骨空間具有積極作用[21]。Jung等[22]對8只家兔行竇底抬高術，將HA膠原膜移植至高位竇黏膜上，1～2個月后實施種植修復，結果發現種植體周圍生成骨量大，新生骨體積明顯增加。Bosshardt等[23]研究表明，納米晶體HA在鼻竇底抬高術中發揮著關鍵作用，可增大新骨的數量，其數值與其他異種骨或合成材料的數值無明顯差距，可作為有效的骨替代材料。然而，HA難以降解，力學強度不高，在口腔修復中的應用具有一定的限制。

TCP具有較好的骨傳導性及成骨性，吸收快，可促進骨愈合，但其無骨誘導性，是通過予以基質引導新骨形成，往往需要結合其他材料進行骨修復。Loin等[24]報道，β-TCP引起的鼻竇黏膜水腫程度和炎癥程度與天然骨類似，是自體骨的有效替代物。Pérez-Sayáns等[25]對6只成年雄性比格犬進行研究，結果發現，TCP與Bio-Oss在牙槽骨缺損的再生方面表現出相似的特征，但TCP具有更高的新礦化組織形成率及吸收率。

BCP是不同比率的HA及TCP混合而成的物質，其安全有效、經濟實惠、產量大，已在骨骼、口腔等修復中發揮關鍵作用。Oh等[26]對行上頜竇擴大術的患者采用牛骨及BCP進行移植，結果顯示，BCP組新生骨體積分數和新骨表面密度均高于牛骨組，且具有相似的生物相容性和骨傳導性。Santos等[27]認為，BCP具有骨誘導作用，能夠刺激新骨和類牙骨質組織的形成，可用于治療大面積骨缺損和牙周再生。王玉姣[28]等研究表明，BCP具有良好的支架作用，與生長因子聯合使用時可促進細胞增殖分化，誘導骨組織再生。目前，BCP作為一種安全有效的生物相容性支架，可單獨應用也可聯合生長因子應用，已經被市場普遍認可。

BAG可在人體內產生多種化學反應，與機體的代謝功能及骨修復過程具有相關性。BAG通過分泌磷、鈣、硅離子與細胞內離子結合，引導骨面生成HA，進而起到骨修復效果，已在牙齒缺損的修復中開展多年[29]。但BAG容易斷裂，抗壓能力較弱，需結合其他材料發揮更佳的效果。劉冰川等[30]報道，單一使用BAG無顯著的修復軟骨缺損作用，而將其與轉化生長因子聯合應用具有良好的骨修復效果，可促使受損軟骨恢復正常。

2.2 組織工程材料：近年來，骨組織工程學的興起使組織工程材料在口腔修復領域的開展逐漸增多，通過建立由細胞、活性因子、三維支架組成的復合體，移植至骨缺損區，從而得到具備一定功能的新骨，為骨量不足的患者提供一種新思路。組織工程材料主要包括骨形態發生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)、血小板衍生生長因子（Platelet derived growth factor,PDGF）、富血小板纖維蛋白（Platelet rich fibrin,PRF）、濃縮生長因子（Concentrated growth factors,CGF）。

BMP是骨基質中的功能蛋白，可促使DNA重排，導致骨源性細胞分化為成骨細胞，進而加快骨生成，抑制骨質吸收[31]。劉德淮等[32]對42例骨折術后骨不連患者進行研究，結果發現，對患者應用自體骨聯合BMP-2可加快骨折愈合，恢復正常骨功能。但James等[33]認為，雖然BMP-2可有效治療骨缺損，但其可能造成炎癥、嚴重水腫、異位成骨、骨沉降等不良事件發生。因此，臨床上仍需對BMP的安全性進行深入探討。

PDGF來源于血小板或骨骼肌細胞等，可促使血管生成，改善牙周軟組織附著，且具有骨增量作用，在口腔科、頜面外科的修復治療中受到廣泛應用。Sun等[34]報道，在足踝手術中使用rhPDGF-BB的安全性及有效性與自體骨相似，且能克服自體骨存在的供區疼痛、失血過多及瘢痕形成等缺點，是一種實際可行的骨替代物。Kubota等[35]研究發現，rhPDGF-BB聯合Bio-Oss對行上頜竇提升術患者具有良好的修復效果，能加快愈合進程。

PRF是包含多種生長因子及纖維蛋白的血液濃縮物，在加快組織愈合、提高成骨質量等方面發揮重要作用。Blinstein等[36]認為，PRF對軟組織恢復及骨再生具有有利影響，具有易于制備、經濟安全等特點。但也有學者認為，經6個月愈合期后，PRF聯合β-TCP與單純β-TCP相比，兩者新生骨形成率無顯著性差異，添加PRF對新骨形成和再生無有利影響[37]。因此，臨床應需要大樣本量及長期隨訪對PRF的作用效果予以證實。

CGF是通過變速離心靜脈血獲得的血小板濃縮物，其含有的多種生長因子可促進骨組織再生，增加成骨細胞量，減少成骨時間。同時，CGF的制作無需使用添加劑，具有便于操作、價格低廉、穩定性高等優點[38]。Lei等[39]發現，CGF在骨缺損治療中具有顯著的療效，能刺激生長因子的持續穩定釋放，促使牙周骨再生。李敏慧等[40]對30例牙齦退縮患者進行觀察，結果發現CGF可有效改善牙齦退縮，促進牙齦成纖維細胞的黏附、增殖，且具有良好的美學效果。近年來，CGF受到臨床的廣泛研究，為多種疾病的治療及美容整形開辟了一個新方向。

3 其他新型材料

目前，釉基質蛋白、智能性材料等新型骨移植材料在臨床上獲得了廣泛關注。釉基質蛋白是在牙胚發育時牙釉質中含有的蛋白成分，可誘導骨質再生，加速種植體周圍組織的愈合，促使牙槽骨發育，在骨缺損的修復中起到了一定作用[41]。孫曉迪等[42]建立大鼠顱骨缺損模型，發現釉基質蛋白可促進正常大鼠骨再生。Miron等[43]研究表明，釉基質蛋白作為關鍵的再生蛋白，能誘導牙周組織再生，促使新牙骨質生成，可為骨再生提供一種新興的臨床手段。此外，生物智能性材料是一種存在生物活性并能生物降解的修復材料，其具有科學的孔隙率，可促使成骨細胞聚集、增殖，加速新骨組織生成，并具備骨傳導性、骨誘導性及成骨性[44-45]。最新研究表明，形狀記憶高分子材料是一種生物智能性材料，可作為多孔性骨組織工程支架發揮作用，能修復骨缺損、促進骨再生，為骨移植提供了新的技術方法，展現出了良好前景[46]。

4 展望

近年來，骨移植材料在口腔修復中的應用已成為臨床研究熱點，通過對天然骨、人工合成骨、新型材料等其他材料的研究，可為口腔領域臨床治療提供參考依據。不同材料均存在各自的優點及缺點，臨床上應根據骨質及患者自身情況選擇最為合適的骨移植材料，從而達到理想的修復效果。隨著科學技術的不斷發展，如何獲得效果確切、安全無創且與機體骨代謝環境相符的材料是今后的研究熱點。