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聚乳酸引导牙槽骨再生的研究进展

2019-10-30 11:10  来源:中国口腔种植学杂志
编辑:刘旭 刘许正 阚文娇 樊卜熙 隋江 韶波 阅读量:2060

    由于外伤、牙周病、牙齿缺失等多方面因素导致牙槽骨吸取,这种局部牙槽骨缺损不仅会影响义齿长期稳定和美学效果,而且也会降低种植修复的成功率。聚乳酸(Polylactic acid,PLA)是2-羟基丙酸的聚酯,这类材料通过体内的酶和水解反应而降解,具备良好的生物相容性、可降解性和可塑性,临床上被较为广泛地用于医用外科手术缝合线、药物缓释载体及骨折内固定装置等生物医学领域,也是最早被用作骨组织工程材料之一。因PLA具有这些特性,可避免二次手术取出,减少患者手术痛苦,成为了口腔医学工编辑们的研究热点。本研究就目前国内外关于PLA与其复合材料引导牙槽骨再生的研究作一综述。

    1.PLA复合材料在基础研究的进展

    PLA具有良好的生物相容性、免疫性低、可降解性、机械性能好的优势,然而纯PLA材料会出现亲水性差、降解产物酸性引起局部炎症的情况。为了弥补PLA材料的劣势,近几年的研究热点多集中关注PLA复合材料和外形结构方面,以此可以更好让成骨细胞附着、增殖、表达功能和促进新骨生成。

    MaB的团队通过铸渗和蒸发方法成功制备羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAp)/PLA双层可吸取膜,双层功能包括:亲水性的HAp侧具有优良的骨诱导作用,疏水侧的PLA具有屏障作用。通过体外实验双侧膜对人类脂肪干细胞(Human adipose derived stem cells,hADSCs)的细胞活性和成骨分化进行了测试,实验结果HAp侧在不含有生长因子的前提下,具有较高的细胞活性和诱导成骨作用,PLA侧可以抑制细胞粘附,此膜具有骨诱导和屏障双重作用。还有Guo等人的研究,将柚皮苷与聚乳酸-羟基乙酸/左旋聚乳酸/外消旋聚乳酸(PLGA/PLLA/PDLLA)通过静电纺丝技术成功制备复合纤维网,在纤维网培养中的MC3T3-E1细胞增殖最活跃,而且研究发现复合网具有良好的机械性而且可以稳定持续地降解。

    此外,在Ming-HuaHo等的研究,他们团队通过静电纺丝技术制作一种功能梯度膜(Functionally graded membrane,FGM),一种由PDLLA和血小板源性生长因子(Platelet-derived growth factor,PDGF)(PDLLA-PDGF)构成和另一种由PDLLA和甲硝唑(metronidazole,MTZ)组成(PDLLA-MTZ),在体外的细胞培养实验中,间充质干细胞(Mesenchymal stem cells,MSCs)在所有FGM上都良好的增殖和代谢。还有许多学者研究发现通过改变PLA材料结构,可以提高成骨细胞的增殖、分化。Shang Zhang等制备了直径不同的生物降解PLA纳米柱列阵培养hADSCs,在基因和蛋白水平评估纳米柱阵列上hADSCs的分化程度,实验结果直径200的纳米柱阵列促进成骨细胞分化程度更快。

    XingWang等研究人员利用透明质酸膜(hyaluronic acid Collagen,nHAC)/PLA支架培养下颌骨的骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cell,BMSCs),通过实时RCP和电化学发光免疫检测出骨标记物增加,支架具有诱导成骨作用。通过氧等离子处理PLLA/生物玻璃(Bioglass,BG)纳米纤维膜,可改善其亲水性能,实验结果纤维膜在早期可促进细胞黏附、增殖及促进成骨细胞分泌基质,具有良好的生物相容性和促成骨性能。

    2.PLA复合材料在动物实验的研究

    牙槽骨为全身骨骼系统中变化最活跃的部分,虽然不同区域牙槽骨的骨质结构不同,但是PLA复合材料表现了良好的成骨效果。JingHan制备HAp/PLA双面膜,将膜移植到大鼠下颌缺损区后,通过SEM影像显示HAp侧的细胞多于PLA侧,免疫组化结果HAP/PLA膜促进骨相关蛋白的表达,而且在HAP/PLA组可以更快、更好地促进骨再生。Ming-HuaHo等将PDLLA-PDG膜和PDLLA-MTZ膜植入大鼠上颌磨牙缺损区,7天内研究发现PDLLA-PDGF膜和PDLLA-MTZ膜共同植入伤口的裂开率最低,14天与28天关于FGM相容性评估PDLLA-PDGF组上的细胞更加活跃,细胞增殖潜力更强,PDLLA-PDGF相对于其他组,有明显的骨形成,并且骨量矿化最大,缺损区充填量最多。

    Chang制备了载入PDGF和辛伐他丁的PDLLA-PLGA微球,用微球充填了大鼠上颌牙槽骨的缺损区,14天观察载有PDGF(外层)和辛伐他丁(内核)微球的成骨细胞明显增多,相比其他组促骨形成明显,骨充填量最大,骨小梁数量最多、厚度最大。Marco在猪骨缺损区覆盖了PDLLA膜,40天后观察PDLLA与周围骨组织密切接触,均未见炎症感染,新骨充填缺损区。此外,国内的研究学者制了PLLA分级多孔修复材料,并负载小白菊内酯和柚皮苷的模型药物,植入到大鼠下颌第二磨牙牙槽骨缺损模型中,结果显示PLLA双药多孔修复材料组8周时面积可达50%以上的修复,牙槽骨面连续性好,未出现明显吸取。此外,在兔的牙槽骨缺损区模型中,PLA复合材料也成功引导牙槽骨再生。

    XingWang在兔的下颌骨缺损模型中,nHAP/PLA组成骨组织丰富,许多新骨生成,促进细胞增殖和骨分化能力,nHAP/PLA+预诱导BMSCs植入后的缺损区有大量成熟增厚的骨,缺损区表面出现愈合,与自体骨移植后成骨效果相似。将PDLLA-PLGA膜植入兔子的双侧下颌骨实验位点后,均未发生炎症和排异反应,创口愈合良好,成骨效果较好,PDLLA-PLGA膜比Bio-Gide膜的降解更慢,屏障支撑作用时间更长。

    3.PDLLA/PLLA在临床中应用进展

    PDLLA/PLLA是临床上常用的生物医学材料,其性能稳定而且容易制备,临床上通常用这两种材料用于牙槽骨修复。Marco总结PDLLA材料在口腔临床中引导骨再生技术,PDLLA膜或骨钉特点包括临床操作简单、无恢复期、良好的可塑性、良好的软组织反应等。Lie给5位无牙颌的患者做上颌窦提升技术,实验组:PDLLA膜和螺钉用于一侧上颌窦提升,对照组:另一侧放入自体骨和人工骨粉用于提升,6个月后通过CBCT观察上颌骨两侧均有新骨生成,并且形成了足够的骨增量,术后5位共植入30枚种植体(实验组15枚、对照组15枚)所有的种植体成功率达到100%,患者满意度高而且没有发生并发症。

    PDLLA膜是一种可靠的骨增量技术,提高上颌骨增量且不会干扰骨形成。同样Gokban利用PDLLA吸取钉和透明酸质膜给40为患者做上颌窦提升术和种植手术,术后6个月所有患者的上颌窦有明显的提升,均有足够的骨量,40位患者植入所有种植体稳定良好,冠修复后正常使用,成功率达到100%。

    Homayoun与Alaa的团队在拔牙窝即刻植入成品PLLA支架,对术后牙槽嵴外形、牙槽骨再生和软组织形态进行了研究,36位患者(共61颗牙)在拔牙后、拔牙6个月的牙槽窝分别进行CBCT和口内扫描,经过前后的叠加测量和数据比较,PLLA支架可以有效的保留牙槽嵴外形轮廓、减少吸取,引导新骨生成。另外,Akira等人根据患者CT数据个性化定制了HA/PLLA纤维网,对两位因肿瘤切除后的下颌骨缺损进行修复,术后2年未发现骨吸取。K团队研究关于PLLA膜和与自体骨结合修复下颌骨缺损的稳定性和可行性,8家医院联合共做了62例手术,随访时间9-200月(平均88.2月),成功率84%,评价该方法具有良好的形态学和功能恢复效果。

    4.展望

    PLA因具有良好的生物相容性、可降解性逐步应用于生物医学领域。近几年随着对PLA复合材料和外形结构的研究深入,不仅弥补纯PLA材料不足而且促进了牙槽骨再生。新型PLA复合生物材料将会越来越多地应用到口腔医学领域。

编辑: 陆美凤

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