牙槽骨骨增量材料的研究進展

1、牙槽骨骨增量材料的研究進展近年來，種植義齒由于具有舒適、美觀、穩(wěn)定和清潔方便等優(yōu)點而被廣泛應用于患者缺失牙修復。然而，并不是所有的缺牙患者都可以進行種植修復。由于外傷、腫瘤、牙周炎和缺牙時間較長等原因?qū)е碌难啦酃枪橇坎蛔?，需在種植術(shù)的同期或者分期進行骨增量手術(shù)。單一的骨增量材料有多種，其各具優(yōu)缺點。將骨增量材料與生長因子、生物無機離子復合后能對材料的特性進行揚長避短。1.骨增量材料1.1自體骨從自身口內(nèi)或口外部位獲取骨質(zhì)植入同一個體的另一骨缺損區(qū)稱為自體骨移植。自體骨常取自下頜骨、上頜骨、顱骨、髂嵴和脛骨等部位。其中，口內(nèi)外最常見的供體部位分別是下頜骨和髂骨。由于自體骨同時具有骨誘導、骨生成和

2、骨傳導特性，能更快更好地整合到宿主骨中，從而被認為是骨移植材料中的“金標準”。自體骨可以是松質(zhì)骨、皮質(zhì)骨或兩者的組合。其中，皮質(zhì)骨具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)完整性，但由于骨祖細胞數(shù)量有限，初期就具有較強的機械支持作用，而后期的強度隨著時間的延長而降低。尤其在6個月后，皮質(zhì)自體骨移植處的強度比正常骨質(zhì)弱40%50%。相反，松質(zhì)骨由于多孔結(jié)構(gòu)在植入初期強度較弱，隨著被正常骨質(zhì)的替代以及生物力學的刺激，其外形的穩(wěn)定性和強度逐漸提高，尤其是在后期，其強度稍高于正常骨質(zhì)。另外，其多孔結(jié)構(gòu)使血液中的細胞可以快速擴散、遷移、增殖與分化，具有比皮質(zhì)移植物更快的再血管化能力，這有助于維持其成骨潛能和新骨形成的能力。盡管如此

3、，它們?nèi)匀淮嬖谝恍┤秉c，如供體部位感染、可用量有限、成本增加和吸收較快等。自體牙由新鮮拔除的乳牙、正畸牙和阻生牙脫礦形成。因牙本質(zhì)具有與人體骨骼非常相似的組織學特征和化學成分，且其含有65%的無機物質(zhì)和35%的有機物質(zhì)；有機物質(zhì)包含I型膠原蛋白以及骨形態(tài)發(fā)生蛋白和非膠原蛋白，因此可快速誘導新生骨組織形成。Shavit等對近10年發(fā)表的上頜竇底提升術(shù)中使用的所有種類的骨移植材料進行了系統(tǒng)評價，來檢測使用自體牙進行骨增量的成功率和可靠性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)自體牙與自體骨、同種異體骨以及異種骨的成功率沒有明顯差異。有學者分別使用Bio-Oss、-磷酸三鈣和自體牙對患者進行上頜竇底骨增量比較，3個月后發(fā)現(xiàn)，自體

4、牙組的類骨質(zhì)厚度顯著高于其它兩組，證明了自體牙的成骨能力較高。然而，自體牙卻有吸收較慢、有導致骨質(zhì)疏松的傾向等不足。1.2同種異體骨考慮到以上骨移植材料的局限性，從人類尸體上獲取的同種異體骨則逐漸被認為是較好的替代材料；因其避免第二手術(shù)部位的缺點，并且在臨床上已被廣泛應用于治療骨缺損。雖然缺乏成骨潛能，但同種異體骨仍然表現(xiàn)出較好的骨傳導和骨誘導特性。且主要有以下多種形式存在：1.2.1新鮮或冷凍骨在所有新鮮或冷凍的同種異體骨中，髂骨由于骨松質(zhì)和骨髓組織而具有較高的骨傳導特性和骨誘導潛力。Contar等將其植入患者萎縮的牙槽嵴頂；3個月后，組織學分析發(fā)現(xiàn)其骨髓間隙包圍著大量的成熟和致密骨組織。然

5、而，由于疾病傳播、抗原風險使得冷凍髂骨移植在現(xiàn)代臨床中已經(jīng)過時。1.2.2礦化凍干骨與新鮮冷凍骨相比，礦化凍干骨的相關健康風險很小。骨基質(zhì)中的生長因子使其具有較高的骨誘導潛力，加之骨傳導性和維持空間作用，骨移植手術(shù)后的成功率較高，目前已被廣泛用于牙周骨缺損的治療。有學者發(fā)現(xiàn)將其與自體骨混合使用可以增強材料的成骨效果。因其來源較為豐富，可以考慮作為自體骨移植的替代材料。1.2.3脫礦凍干骨是一種高度加工的同種異體衍生物，其膠原蛋白、非膠原蛋白和生長因子仍然存在，因此骨誘導能力更強。與上述兩種同種異體骨相比，脫礦凍干骨具有快速再吸收和暴露骨誘導蛋白的優(yōu)點，在治療骨缺損時形成的新骨量更多。盡管同種異

6、體骨有如此多的種類和優(yōu)點，但其仍然存在疾病傳播的風險。據(jù)報道，其中人類免疫缺陷病毒（humanimmunodeficiencyvirus，HIV）傳播的風險為160萬分之一。還有一些關于牛海綿狀腦病的交叉感染和疾病傳播的發(fā)生。但是，同種異體骨移植的優(yōu)勢遠遠超過這些發(fā)生率較低的風險，在臨床使用顯著增加。1.3異種骨隨著全球人口的增加，消費動物后產(chǎn)生的骨骼廢物也越來越多。通過在化學、低溫或高溫煅燒動物骨能夠獲得大量的骨增量材料。它不僅滿足了當前對骨增量材料的巨大需求，還緊跟了節(jié)能環(huán)保的潮流。收取成年新鮮的牛骨、豬骨、魚骨、魚鱗等，進行脫蛋白處理，既抑制體內(nèi)免疫應答，又阻止疾病傳播。同時還具有與人體

7、骨骼和牙齒相似的組分，擁有天然的互連多孔、骨傳導性、親骨性、生物活性、生物相容性、抗微生物特性、支架作用以及可降解性等優(yōu)點，利于氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的運輸以及成骨細胞和血管原細胞的黏附、遷移、增殖與分化，促使材料中新骨形成的效果更佳。受到廣大研究者們和臨床醫(yī)生們的青睞，目前已被廣泛應用于骨增量材料、外科整形和組織工程等醫(yī)療領域。1.4合成骨為了防止天然骨的數(shù)量不足，各種形式的合成骨逐漸走入大眾視野。與天然骨相比，合成骨分為可再吸收和不可再吸收，且其孔隙率和孔徑可控、來源廣泛、無疾病傳播風險和抗原性較低。雖然沒有骨再生和骨誘導能力，但其骨傳導性較強，并已成功用于牙槽骨骨增量等手術(shù)。其中，合成骨主要分為

8、以下幾類：1.4.1硫酸鈣又稱巴黎石膏，通過加熱石膏和-半水合物晶體制備，主要有硬顆粒和可注射的粘性液體兩種形式。雖然缺乏大孔結(jié)構(gòu)，但硫酸鈣仍然具有骨傳導、快速再吸收特性，以及較弱的機械強度，這意味著它只能用于非承載壓力的小型骨缺損區(qū)域。Niu等稱硫酸鈣無法在脊柱關節(jié)融合術(shù)中達到最佳的融合率，這主要是因為硫酸鈣在骨再生早期的降解速度比實際骨沉積快。但是，將硫酸鈣與其它植骨材料和/或生長因子結(jié)合時，將彌補以上缺點。Martin等使用萬古霉素、硫酸鈣和羥基磷灰石復合后治療7名由多重耐藥細菌引起的慢性骨髓炎的患者，不但實現(xiàn)了對感染的快速控制、達到了最佳的骨結(jié)合，最后還獲得了滿意的新骨生成效果。1.4

9、.2磷酸鈣陶瓷其化學成分類似于鈣化后的骨組織。分為多孔、無孔致密物和有孔顆粒狀物。磷酸鈣陶瓷作為一種具有良好骨傳導性的生物可吸收陶瓷而被廣泛應用于臨床研究。根據(jù)鈣磷比的不同，多種磷酸鈣陶瓷具有不同的吸收率和機械性能。其中，羥基磷灰石（hydroxyapatite，HA）結(jié)構(gòu)式為Ca10（PO4）6（OH）2，具有優(yōu)異的骨傳導和骨整合特性。其互連孔隙結(jié)構(gòu)利于骨祖細胞的黏附、增殖、分化，以及血管再生，促使新骨快速增長。但是，它仍然存在吸收較慢和機械強度較低等缺點，因此不適合用于垂直骨增量。而磷酸三鈣（tricalciumphosphate，TCP），是磷酸鈣的多孔形式，其降解和吸收速度較快、支架強

10、度高，有益于纖維血管長入和新骨形成。最常見的類型是-TCP，可用于填補創(chuàng)傷和良性腫瘤引起的骨缺損。將羥基磷灰石和磷酸三鈣復合可以取其優(yōu)點、補其缺點，把溶解速率和機械性能控制在一定范圍內(nèi)。Malhotra等將人體臍靜脈內(nèi)皮細胞與HA和-TCP的重量比等于73一起培養(yǎng)時，發(fā)現(xiàn)顯著上調(diào)成骨細胞增殖和血管生成。1.4.3磷酸二鈣透鈣磷石（二水合磷酸二鈣）具有支持骨生成、促進編織骨和纖維血管組織形成的能力，已成功在動物研究中用于牙槽骨的垂直骨增量手術(shù)。然而，由于透鈣磷石植入后變成不溶性HA，在體內(nèi)降解不足，使其應用受到限制。與透鈣磷石相比，三斜磷鈣石（無水磷酸二鈣）以快速再吸收的特性受到了臨床醫(yī)生們的歡

11、迎。經(jīng)檢測，三斜磷鈣石的骨生成和血管形成能力更強，除了在動物顱面骨缺損中形成了充足的骨量，而且在人類種植體周圍獲得了滿意的骨增量效果。1.4.4生物活性玻璃是指一組合成硅酸鹽基陶瓷，最初由二氧化硅（45%）、氧化鈣（24.5%）、氧化鈉（24.5%）和五氧化二磷（6%）組成。隨后通過加入氧化鉀、氧化鎂和氧化硼將其改性為更穩(wěn)定的組合物，促使生物玻璃和宿主骨之間的強烈結(jié)合。這種骨結(jié)合特性被認為是由植入骨缺損區(qū)早期滲出的硅離子，在生物玻璃表面形成羥基磷灰石涂層所引起的。此涂層和生物活性玻璃的孔隙結(jié)構(gòu)將吸引蛋白質(zhì)和骨祖細胞，并促使它們黏附、分化和增殖，使血管快速形成、骨增量快速發(fā)生，通過爬行替代過程使

12、得合成材料逐漸被新骨取代。但是，由于其機械性能較差，經(jīng)常與其它骨增量材料或生長因子復合后用于顱面部骨缺損的治療。1.5生長因子和生物無機離子大多數(shù)骨增量材料單獨使用時不具有骨誘導能力，只能通過骨傳導促進祖細胞的遷移和附著、分泌生長因子以刺激新骨形成。然而，當骨組織缺損較大或骨愈合過程受到干擾時，其周圍分泌的生長因子將會大大減少甚至缺失，從而延遲骨損傷的愈合。此時，在上述植骨材料的支架上復合生長因子和/或生物無機離子將會顯著提高復合材料的骨誘導能力，以預防骨損傷延遲愈合或不愈合。這些生長因子和無機離子的骨誘導效果都已經(jīng)通過了嚴格的臨床前試驗和臨床試驗。它們主要包括骨形態(tài)發(fā)生蛋白、成纖維細胞生長因子、血管內(nèi)皮生長因子、甲狀旁腺激素和富含血小板的血漿、銅、硅、鎂、鍶和鋅等。這些生長因子和無機離子對間充質(zhì)干細胞具有促有絲分裂作用，在骨缺損及骨折的修復中具有促進成骨細胞分化、血管生成、骨傳導、類骨質(zhì)形成的作用，很好地解決了單一材料的不足。目前，多種復合材料已被廣泛應用于科研實驗研究及臨床治療中。2.展望近年來，隨著越來越多的缺牙患者對種植義齒的信賴，多種多樣的骨增量材料逐漸被研究和應用于臨床。自體骨、同種異體骨、異種骨以及合成骨單獨使用時各具優(yōu)缺點。將其中多種材料復合、或與生長因子、金屬離子等復合