P物質(zhì)加載自固化磷酸鈣復(fù)合材料用于即刻種植的可行性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代種植理論的發(fā)展，即刻種植以其療程短、創(chuàng)傷小的特點(diǎn)在種植修復(fù)中越來越受到口腔醫(yī)生和患者的歡迎。然而，由于種植體外形與患牙拔牙窩形態(tài)無法完全匹配，為獲得良好的的種植初期穩(wěn)定性以及終期骨結(jié)合效果，在即刻種植的適應(yīng)癥選擇、植入手術(shù)技術(shù)等方面有較為嚴(yán)格的要求，并且需要人工植骨材料、自體骨組織、骨再生活性刺激因子（如PRF等）、骨再生引導(dǎo)膜等多種輔助成分和相應(yīng)的臨床手術(shù)操作以填充牙槽窩或骨缺損、保護(hù)種植體、促進(jìn)骨再生，進(jìn)一步增加了即刻種植的

2、復(fù)雜性，影響了即刻種植的廣泛應(yīng)用。
　　自固化磷酸鈣（calcium phosphatecement, CPC）也被稱為骨水泥，具有良好的生物相容性，是成熟的引導(dǎo)骨再生材料；能夠調(diào)拌為糊劑，隨意塑形，填充復(fù)雜形態(tài)骨缺損；能夠在體溫下自行固化，固化后具有一定的強(qiáng)度，承受一定的壓力。我們認(rèn)為，CPC的這些特性使其在即刻種植領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景，可以填充即刻種植體與牙槽窩之間的間隙，強(qiáng)化種植體初期穩(wěn)定性，或在體外預(yù)制個體化的即刻種植人

3、工牙根，使其良好適合拔牙牙槽窩，簡化即刻種植手術(shù)操作等。但是，CPC缺乏誘導(dǎo)骨再生活性，體內(nèi)降解速度較慢，為解決這些問題，有研究在 CPC中加入BMP等骨誘導(dǎo)生長因子，取得較好效果，但是大分子生物活性蛋白在制備成本、活性保存、和安全性控制等方面存在較多局限性。
　　P物質(zhì)（Subs ta nceP，SP）是由十一個氨基酸序列構(gòu)成的神經(jīng)多肽，近期被發(fā)現(xiàn)還是骨再生與改建的信號分子，能夠誘導(dǎo)骨髓間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞分化，并誘導(dǎo)血管新生。

4、作為小分子多肽，P物質(zhì)可以較為方便的采用多肽合成儀人工合成，制備成本較為低廉；無特殊三維空間結(jié)構(gòu)，活性較為穩(wěn)定；體內(nèi)降解速度快，應(yīng)用較為安全。P物質(zhì)這些特點(diǎn)使其在組織工程研究中具有較好的應(yīng)用前景，可以作為骨再生和血管新生的活性誘導(dǎo)因子，通過人工復(fù)合材料支架在體內(nèi)緩釋，動員體內(nèi)干細(xì)胞，實(shí)現(xiàn)缺損原位組織再生修復(fù)。
　　本研究探索自固化磷酸鈣加載P物質(zhì)的理想方式，以及作為輔助材料應(yīng)用于即刻種植的可行性。實(shí)驗(yàn)采用模塊化設(shè)計策略，根據(jù)骨再生

5、組織工程支架對材料孔隙率和孔隙直徑、機(jī)械力學(xué)性質(zhì)、生物相容性和骨誘導(dǎo)活性的要求，仿生天然骨組織組成，以CPC作為無機(jī)骨引導(dǎo)支架，P物質(zhì)作為活性骨誘導(dǎo)因子，I型膠原作為有機(jī)骨引導(dǎo)成分，以不同模式組合，構(gòu)建復(fù)合材料支架，檢測其超微形態(tài)和力學(xué)性質(zhì)，采用兔下頜骨缺損模型，觀察復(fù)合材料在體內(nèi)的成骨轉(zhuǎn)化。根據(jù)以上結(jié)果，選擇較為理想的復(fù)合材料，包被于純鈦種植體表面，預(yù)制即刻種植人工牙根，采用兔股骨遠(yuǎn)端干骺端骨缺損模型，使骨缺損直徑和深度與預(yù)制即刻種植

6、人工牙根直徑和長度相同，模擬即刻種植，觀察純鈦種植體表面包被生物材料降解、骨引導(dǎo)／誘導(dǎo)再生情況，確定能否早期達(dá)到純鈦種植體骨結(jié)合的愈合結(jié)果。
　　實(shí)驗(yàn)一自固化磷酸鈣復(fù)合材料構(gòu)建模式的體內(nèi)外研究
　　目的：仿生天然骨組織組成，以CPC作為骨引導(dǎo)的基礎(chǔ)無機(jī)支架，I型膠原作為骨引導(dǎo)的輔助有機(jī)成分，加載P物質(zhì)作為骨誘導(dǎo)活性因子，探索構(gòu)建骨再生活性復(fù)合材料支架的有效方法。
　　方法：①準(zhǔn)備：多肽合成儀人工合成P物質(zhì)；提取大鼠鼠尾

7、尾腱制備質(zhì)量體積比3％的I型膠原溶液；將P物質(zhì)與共價交聯(lián)劑EDC、NHS按照摩爾比1：1.2：0.6混合，在MES緩沖液中與I型膠原溶液混合攪拌，得到P物質(zhì)-I型膠原共價交聯(lián)溶液；將膠原溶液凍干制成膠原海綿，剪切為1x1 x1 mm膠原海綿顆粒；制作直徑8 mm、厚度2mm的不銹鋼模具。②分組：對照組采用單純CPC，按照粉液比3.0g:1ml比例，調(diào)拌混合充填至不銹鋼模具中，固化后所得試件記為 A組；將 CPC粉末與 P物質(zhì)-I型膠原共

8、價交聯(lián)溶液混合，按同樣方法制備試件記為B組；將P物質(zhì)直接加入3%膠原溶液混合，再與CPC粉末調(diào)拌固化制備試件記為C組；將P物質(zhì)加入普通固化液混合，與CPC粉末調(diào)拌制備糊劑，再加入50%總體積比例的I型膠原海綿顆粒，固化制備試件記為D組；將P物質(zhì)加入普通固化液混合，再與CPC粉末調(diào)拌固化制備試件記為E組；將CPC粉末與3%膠原溶液調(diào)拌固化制備試件記為F組。上述試件均在300～1000倍掃描電鏡下觀察斷面結(jié)構(gòu)。③動物實(shí)驗(yàn)：將30只成年新西蘭

9、兔分為6組，麻醉后在下頜骨體部制造直徑8mm深2 mm的單層皮質(zhì)骨缺損，分別植入上述6組試件，術(shù)后8周處死，取下頜骨行 Micro-CT檢查，分別測量5組試件BV/TV、TbTh、TbN、TbSp值，并計算材料降解率
　　結(jié)果：掃描電鏡超微結(jié)構(gòu)觀察顯示，CPC自行結(jié)固后具有納米級結(jié)晶結(jié)構(gòu)和微米級微孔隙結(jié)構(gòu)，CPC單純與P物質(zhì)混合不改變其超微結(jié)構(gòu)，CPC與膠原溶液混合結(jié)固后，結(jié)晶結(jié)構(gòu)改變，但仍保持微米級微孔隙結(jié)構(gòu)，CPC與膠原海綿混

10、合結(jié)固后，具備了300μm級別的大孔隙結(jié)構(gòu)。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)顯示，加載P物質(zhì)和混合膠原能夠提高支架誘導(dǎo)骨再生能力，促進(jìn) CPC復(fù)合材料的生物降解，特別是混合膠原海綿而具有大孔隙結(jié)構(gòu)的支架，進(jìn)一步顯著提高其在體內(nèi)的骨轉(zhuǎn)化進(jìn)程，但是采用共價交聯(lián)方式固著P物質(zhì)于膠原分子和CPC復(fù)合支架后，材料降解及骨再生均明顯減低。
　　結(jié)論：①P物質(zhì)加載能夠使CPC復(fù)合材料支架具有誘導(dǎo)骨再生活性，并促進(jìn)材料體內(nèi)降解；②膠原能夠增強(qiáng) CPC復(fù)合支架引導(dǎo)／誘導(dǎo)骨

11、再生能力，特別是以膠原海綿的形式賦予支架大孔隙結(jié)構(gòu)時；③共價交聯(lián)固著P物質(zhì)于支架材料會影響其在體內(nèi)的緩釋，進(jìn)而影響支架誘導(dǎo)骨再生能力。
　　實(shí)驗(yàn)二自固化磷酸鈣復(fù)合材料用于即刻種植的體外研究
　　目的：體外模擬即刻種植，采用 CPC復(fù)合材料輔助填充牙槽窩，檢測其對即刻種植體早期穩(wěn)定性的影響。
　　方法：①制備模具：取離體上頜恒尖牙一枚，根部涂抹分離劑，插入自凝牙托粉/液制備的10x10x20mm立方體模具，固化后將牙齒拔

12、出，制成體外模擬天然牙槽窩模具。②分組：將CPC粉末與原固化液混合制成糊劑附于3.5x10mmCamlog種植體周圍充填至模具中，固化后所得試件設(shè)為對照組，記為A組；按同樣方法將CPC粉末與3%膠原溶液混合，記為B組；將CPC粉末與P物質(zhì)-I型膠原共價交聯(lián)溶液混合，記為C組；將CPC粉末與總體積比50%的I型膠原海綿顆粒混合，記為D組。③種植體體外拔出力學(xué)實(shí)驗(yàn)：用光固化樹脂在種植體基臺上制作模擬牙冠（上頜切牙形態(tài)），在牙冠中上1/3打一

13、孔。將試件固定于多功能試驗(yàn)機(jī)，以細(xì)鋼絲通過牙冠孔隙固定于試驗(yàn)機(jī)提拉裝置。設(shè)置加載速度為1 mm/mi n，當(dāng)種植體位移2 mm時視為完全脫出。方法不變，依次測試4組試件每組各10次，記錄試件種植體脫出過程中所承受的最大承載力；④體外種植體穩(wěn)定性測量實(shí)驗(yàn)：將種植體穩(wěn)定性測量儀的傳感器安裝在種植體上；將種植體穩(wěn)定性測量儀的測量探頭靠近傳感器頭，獲取ISQ值。同時從近中、遠(yuǎn)中、唇、腭四個方向測量，取平均值記為試件的ISQ值。
　　結(jié)果：

14、種植體拔出力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，B組與C組的最大承載力相比于對照組有所提升，D組的力學(xué)性能存在明顯的下降；種植體穩(wěn)定性測量的結(jié)果顯示， D組的ISQ值（68.5±1.9）與對照組（85.6±3.7）相比有所降低，但仍高于種植體初期穩(wěn)定性所需的最低標(biāo)準(zhǔn)值（65）。
　　結(jié)論：①具有大孔隙結(jié)構(gòu)的CPC-P物質(zhì)復(fù)合材料力學(xué)性能有所下降，但體外實(shí)驗(yàn)表明其仍然能夠?yàn)榧纯谭N植體提供基本的初期穩(wěn)定性保障；②共價交聯(lián)固著P物質(zhì)的膠原 CPC復(fù)合材料具有較高

15、的力學(xué)強(qiáng)度，可以保證即刻種植體具有更好的穩(wěn)定性，值得今后進(jìn)一步研究。
　　實(shí)驗(yàn)三自固化磷酸鈣復(fù)合材料用于即刻種植的體內(nèi)研究
　　目的：體內(nèi)模擬即刻種植，采用 CPC復(fù)合材料包被純鈦種植體，觀察其誘導(dǎo)骨再生獲得純鈦種植體骨結(jié)合的可行性。
　　方法：①加工制備長10mm的純鈦種植體，其中根部（螺紋部分）為直徑4mm、長6 mm的圓柱體，冠部（非螺紋部分）長4mm，橫截面為邊長2.5 mm的正六邊形。根據(jù)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二結(jié)果，

16、采用實(shí)驗(yàn)一中A組單純CPC材料和D組CPC復(fù)合材料包被種植體螺紋部分，制成8 mm直徑、6 mm長度的圓柱體，暴露種植體冠部，分別作為對照組和實(shí)驗(yàn)組；②12只成年新西蘭兔分為2組，每組6只。麻醉后沿兔股骨干骺線處做切口，暴露兔股骨干骺端內(nèi)側(cè)面。用環(huán)狀鉆制造直徑8 mm、深度6 mm的骨缺損，分別植入2組實(shí)驗(yàn)試件。術(shù)后4周時每組各處死3只兔子，12周后處死每組剩余3只，取出兔股骨干骺端。使對標(biāo)本進(jìn)行Micro-CT掃描，分別測量4周、12

17、周時的BV/TV、TbTh、TbN、TbSp值，并計算材料降解率。
　　結(jié)果：Micro-CT顯示，4周時實(shí)驗(yàn)組材料邊緣已出現(xiàn)降解，可觀察到骨小梁長入，而對照組的材料與骨界面清晰，無誘導(dǎo)成骨表現(xiàn)；12周時實(shí)驗(yàn)組的復(fù)合材料吸收明顯，由再生骨組織替代，并與種植體螺紋形成骨結(jié)合愈合，而對照組仍為材料包被種植體。
　　結(jié)論：加載 P物質(zhì)并具有大孔隙結(jié)構(gòu)的CPC復(fù)合材料在即刻種植體周圍間隙填充、維持種植體初期穩(wěn)定性、誘導(dǎo)骨再生和種植體