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浓缩生长因子在种植软硬组织增量方面的研究及应用

2019-9-16 16:09  来源:国际口腔医学杂志
编辑:王瑜 王伟 顾新华 阅读量:4939

    浓缩生长因子(concentrated growth factor)作为继富血小板血浆(platelet rich plasma)与富血小板纤维蛋白(platelet rich fibrin)后的新一代血小板浓缩制品,最早于2006年提出,其所含的纤维蛋白及大量生长因子对组织修复、再生具有重要意义。作为再生医疗领域中的新兴技术,浓缩生长因子在口腔种植、牙周、颌面外科等多个领域体现出其独特优势。

    1. 浓缩生长因子的发展过程

    血浆提取物的发展大致经历富血小板血浆、富血小板纤维蛋白以及浓缩生长因子3个阶段。富血小板血浆于1984年由Assoian等最先提出,研究发现通过自体全血梯度离心后获得的血小板浓缩物与10%氯化钙、牛凝血酶混合,可启动血凝的最后一个阶段及快速的纤维蛋白聚集,在激活血小板和蛋白凝胶的过程中,短时间内释放出大量生长因子。

    1997年,Whitman等率先将自体富血小板血浆应用于口腔颌面部骨缺损的修复,取得良好效果。但是,目前对于富血小板血浆的使用尚存在争议。因其在制备过程中需2次离心,增加了污染的概率,而添加外源性氯化钙及牛凝血酶,则使富血小板血浆的使用存在伴发凝血系统紊乱的风险,其安全性受到质疑。富血小板纤维蛋白作为取代富血小板血浆的第二代血小板浓缩物,最早由Choukroun等于2001年提出。富血小板纤维蛋白的制备过程中无需添加任何凝血酶类的化学添加剂,不存在安全风险。

    新鲜静脉血通过1次定速离心(3 000 r·min-1,10 min),逐渐形成纤维网络,同时血小板被激活,脱颗粒释放出大量生长因子。这些生长因子能够嵌入纤维网络中,与之形成特定的化学结合,而后在组织内实现缓慢释放,促进组织愈合,延长作用时间。浓缩生长因子与富血小板纤维蛋白一样,由静脉全血分离得到,制备过程中无需添加任何化学制剂,但离心过程有所不同。浓缩生长因子采用2 400~2 700 r·min-1的变速离心技术,增加了血小板间的碰撞率,从而能够获得更高浓度、种类更丰富的生长因子。

    相关学者的比较研究显示,浓缩生长因子中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的含量达富血小板纤维蛋白的1.5倍;同时,浓缩生长因子也因此获得了更大、更致密的纤维蛋白凝块,使其具备了更高的抗张强度和黏附性。

    2. 浓缩生长因子的制备方法

    浓缩生长因子的制备一般于术前即刻进行。采集适量的患者静脉全血,注入未添加抗凝剂的10 mL无菌Vacuette试管中,注满后勿摇动,马上放入Medifuge离心机,配平,设定浓缩生长因子离心程序:加速30 s,转速2 700 r·min-1离心2 min,2 400 r·min-1离心4 min,2 700 r·min-1离心4 min,3 000 r·min-1离心3 min,减速36 s至停止。整个过程大致持续14 min。离心结束后,试管内可分为4层,由下至上分别为红细胞层、生长因子与干细胞层、血沉棕黄色层(buffer coat layer)、血清层。除血清层外,其余各层均呈相互连接的凝胶状。所谓的浓缩生长因子即指生长因子与干细胞层,使用时用无菌剪刀剪断分离,可被暂时储存于稀释的抗菌溶液(Lincocin 600 mg)中。

    浓缩生长因子的使用形式多样,可直接使用,也可根据需要将浓缩生长因子切割成适当直径的颗粒,单独或与其他生物材料混合使用。此外,亦可利用特制的手术压制器,将其压制成浓缩生长因子膜来使用。研究表明,除浓缩生长因子层外,红细胞层同样富含转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β1及VEGF,提示临床上可将浓缩生长因子与红细胞层混合应用,以实现其作用的最大化。

    3. 浓缩生长因子的主要成分及作用

    浓缩生长因子主要可分为2部分,即由粗细不等的纤维蛋白原分子构成的三维立体网状支架与“镶嵌”其中的各类细胞及生长因子。纤维蛋白立体网架孔隙大、弹性好,一方面可作为各类细胞及生长因子的“储藏室”,使其在组织中随着胶原降解而缓慢释放,延长作用时间;另一方面又能支撑由生长因子诱导生成的新生组织,作为骨细胞、成纤维细胞、内皮细胞等的生长支架,引导新骨的沉积和向内部生长。

    浓缩生长因子中所含的生长因子主要包括以下几类:血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor,PDGF)、TGF-β、胰岛素样生长因子(insulin like growth factor,IGF)、VEGF、表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)、成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)等。此外,Rodella等发现浓缩生长因子层中还存在着一定量的CD34+细胞,其与组织内新生血管形成、维护密切相关。

    4. 浓缩生长因子在口腔种植中的应用

    近几年,种植技术以其不损伤邻牙、使用无异物感等多项优点,逐渐成为替代固定桥、活动义齿来进行牙列缺损、牙列缺失修复的首选。但对于长期缺牙导致的骨组织缺损、软组织不足,如何有效修复缺失、如何缩短治疗周期仍是口腔种植医生不断思考与探讨的问题。

    4.1 浓缩生长因子与硬组织增量

    目前,临床上针对种植位点骨缺损常用的骨增量方法包括引导性骨再生术(guided bone regeneration)、骨劈开术、骨挤压术、牵张成骨术等。此外,针对上颌后牙区垂直方向上的骨量不足,根据手术路径可分为从侧方开口的上颌窦外提升术与从牙槽嵴顶开口的上颌窦内提升。引导性骨再生术作为种植中获得骨增量的常用手段,包括2个关键部分,即骨代材料(如Biooss)与膜屏障(如Bio-guid)。体外研究表明,适宜浓度的浓缩生长因子提取液可有效促进成骨细胞的增殖、分化以及成骨相关基因的表达。得益于浓缩生长因子多样的应用形式,许多研究致力于实现浓缩生长因子与骨代材料、膜屏障材料的联合使用,甚至替代使用,以获得更佳的骨增量效果。

    针对即刻种植种植体周围存在的骨缺损,柳宏志等在动物实验中,对浓缩生长因子联合骨代产品与单纯应用骨代产品的修复效果进行比较,发现浓缩生长因子联合骨代产品组的新骨形成时间更早,可有效缩短种植体形成骨结合的时间。而通过临床实践发现,在即刻种植中使用浓缩生长因子联合骨代产品修复骨缺损6个月后,牙槽骨骨量较术前明显增加,种植体周改良龈沟出血指数、探诊深度与正常邻牙无显著差异,与单独运用骨代产品的病例相比,浓缩生长因子组牙龈退缩程度明显更小。此外,单独使用浓缩生长因子(未联合骨代材料)修复该类型缺损的修复效果有限,因此并不提倡浓缩生长因子的单独使用。在关于浓缩生长因子膜的研究中,Isobe等对浓缩生长因子膜与无血小板血浆纤维膜进行比较,发现前者在张力、纤维蛋白厚度、交联密度方面均优于后者,且降解速度更慢。

    李娜等则对浓缩生长因子膜与海奥口腔修复膜在引导性骨再生术中的作用效果进行比较,发现浓缩生长因子膜组植骨厚度与修复后骨厚度明显高于对照组。此外,也有不少学者致力于浓缩生长因子在上颌窦提升中的应用。Wang等对比格犬行上颌窦提升术,发现术后6个月Bio-oss联合浓缩生长因子组在成骨比例、新生骨组织微硬度方面均显著优于Bio-oss组,且残留移植物更少。Sohn等单独使用浓缩生长因子作为移植材料开展上颌窦外提升术,发现经过5个月的愈合期,上颌窦内新骨形成,骨密度良好,活体组织检查未见明显炎症反应,骨形成活跃;上部修复后10个月,成功率达98.2%。

    Kim等及Park等的研究获得类似结论。Pirpir等将浓缩生长因子膜衬于种植窝内,而后行种植体的植入,实验组植入1周以及植入4周后的种植体稳定系数(implant stability quotient)均显著高于对照组;仅在对照组中观察到种植体植入初期种植体稳定系数生理性降低的现象,从而反映了浓缩生长因子在促进骨结合、维护种植体稳定性、缩短种植修复周期中的积极作用。

    4.2 浓缩生长因子与软组织增量

    种植体周围足够的软组织是保障种植最终美学效果的前提,同时不少于2 mm的角化龈保证了种植体周围最低的生物学宽度,有益于种植体周围的卫生维护,降低种植体周围炎的发生率,也可以避免软组织对种植体及上部结构的过度牵拉,延长种植修复体使用寿命。对于长期缺牙引起的软组织量不足,临床常见的增量方法包括诱导软组织增量术、结缔组织瓣转移术、结合使用膜类替代材料等。

    已有研究证实,生长因子对牙龈成纤维细胞、牙周膜干细胞的增殖与分化具有促进作用。柳宏志等的研究显示,将浓缩生长因子膜覆盖于深及皮下筋膜层的软组织缺损处,可明显缩短软组织愈合时间,减少瘢痕形成,提高愈合效果。Bozkurt Do?an等对根向复位瓣术结合浓缩生长因子治疗上颌连续多牙牙龈退缩的效果进行随机临床试验,术后观察6个月,发现与单纯运用根向复位瓣相比,结合使用浓缩生长因子可使角化龈及牙龈厚度得到显著增加。此外,对于浓缩生长因子在软组织不足的缺牙区域的应用效果尚未见报道。

    5. 总结及展望

    浓缩生长因子来源于自体,制备过程中无任何添加,无毒性,避免了使用过程中可能存在的免疫排斥反应,临床应用安全。得益于其所含的大量生长因子及独特的纤维网架结构,浓缩生长因子在促进组织愈合、骨组织生长成熟、减轻炎症反应方面作用显著。而且,浓缩生长因子运用形式多样,可剪切成小颗粒与骨代材料混合使用,除了可利用其黏性稳定移植材料,二者结合更优化了双方的性能;浓缩生长因子也可压制成膜,在促进组织修复的同时,起到膜屏障作用。

    浓缩生长因子的应用前景十分广阔,但在推进其应用的同时,仍有一些问题尚待解决。首先,就目前临床研究的结果而言,患者的随访时间均较短,浓缩生长因子获得的远期效果仍有待观察。其次,研究表明过高的生长因子浓度可能抑制细胞的增殖、分化,而且在许多文献中虽然得出了浓缩生长因子可促进组织修复的结论,但对其使用的浓度、与骨代材料的混合比例未进行明确阐述,不利于浓缩生长因子在临床中推广使用或在临床使用中发挥最佳效果,因此对浓缩生长因子的应用浓度及比例进行探究是必要的。

    此外,已有研究致力于浓缩生长因子的单独使用,但发现并非任何类型的组织缺损均适用,因此明确其适应证或如何拓宽其适应证仍有待进一步研究。体外研究表明,浓缩生长因子亦可促进施旺细胞的增殖、分化与迁移,这无疑为种植手术中可能导致的神经损伤的修复提供了新思路。

编辑: 陆美凤

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