異種凍干骨及與富血小板纖維蛋白的復合物修復鈦螺紋釘周骨缺損的實驗研究

·論著·

異種凍干骨及與富血小板纖維蛋白的復合物修復鈦螺紋釘周骨缺損的實驗研究

賈瑩珍，劉志芳，李冰婷，李冬雪，侯曉薇*

(河北醫科大學第三醫院口腔科，河北 石家莊 050051)

[摘要]目的通過將異種凍干骨及其與富血小板纖維蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)的復合物分別植入兔下頜骨骨缺損，即刻植入鈦螺紋釘的實驗研究，探討異種凍干骨及其與PRF的復合物對鈦螺紋釘周圍骨缺損區修復的作用。方法12只新西蘭大耳白兔，于下頜骨造極限骨缺損，并緊貼骨缺損近中及遠中邊緣各植入鈦螺紋釘；右側缺損區植入異種凍干骨與PRF的復合物為實驗組，左側缺損區植入異種凍干骨作對照組；2組于術后4、8、12周處死后常規取材，行大體觀察、X線觀察、骨密度分析、組織學觀察。結果術后4、8、12周實驗組鈦螺紋釘骨缺損新生骨灰度值比對照組大(P<0.05)。組織學觀察顯示，實驗組骨成熟程度均高于對照組。結論異種凍干骨可以作為一種骨替代材料修復鈦螺紋釘周圍骨缺損，與PRF聯合應用后，在修復骨缺損中顯示出了更好的成骨作用。

[關鍵詞]牙種植；纖維蛋白；動物實驗doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2015.10.016

[收稿日期]2014-10-15；[修回日期]2014-11-30

[基金項目]2011年度留學人員科技活動資助項目

[作者簡介]賈瑩珍(1987-)，女，河北臨漳人，河北醫科大學第三醫院醫學碩士研究生，從事口腔修復學研究。

通訊作者*

[中圖分類號]R783.4[文獻標志碼]A

Experimental study on repairing of bone defect around titanium screw by heterogeneous

freeze-dried bone and platelet-rich fibrin compound

JIA Ying-zhen,LIU Zhi-fang,LI Bing-ting,LI Dong-xue,HOU Xiao-wei*

(Department of Stomatology,the Third Hospital of Hebei Medical University,Shijiazhuang 050051,China)

Abstract[] ObjectiveTo discuss the effect of heterogeneous freeze-dried bone and its platelet-rich fibrin(PRF) compound in the repair of the bone defect around titanium screw.MethodsTwelve New Zealand white rabbits received surgery as follow steps:a critical bone defect was made at the buccal side of the mandible,and the titanium screws were implanted into the bone defect near mesial and distal edge of the alveolar.In all experimental rabbits,the right side of the mandible served as the experimental group(placed heterogeneous freeze-dried bone with PRF) and the left side as the control group(placed heterogeneous freeze-dried bone).All the rabbits of experimental group and the control group were killed separately on 4th,8th and 12th week after implanting.Then,the gross observation,X-rays,BMD analysis and histopathology were followed.ResultsAfter operation for 4,8,12 weeks,gray values of the new bone in experimental group were higher than those of control group(P<0.05).Histopathology observation showed the bone maturity in experimental group was higher than in control group.ConclusionHeterogeneous freeze-dried bone as a bone substitute materials can repair bone defects around titanium screw;PRF in its compound with heterogeneous freeze-dried bone plays a positive role in osteogenesis.

[Key words]dental implantaion;fibrin;animal experimentation

越來越多的患者選擇以種植的方法修復自己的缺失牙，然而種植區骨缺損、骨量不足制約了種植的適用范圍。骨缺損、骨量不足可行植骨種植[1]，尋找一種既安全又具有良好成骨能力的材料，對骨缺損修復至關重要[2]。異種骨具有良好的塑形性，恢復牙槽嵴高度效果好，且異種骨來源廣、易處理和保存。但是為消除異種骨免疫活性，使用前必須經過抗原性處理，如此一來可破壞其成骨相關生長因子，使其骨誘導性大大降低。富血小板纖維蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)是自體血小板濃縮制品，具有促進成骨和炎癥調節的作用[3]。將骨替代材料與具有促進骨形成作用的生長因子復合物修復種植周圍骨缺損是目前的研究熱點。

1材料與方法

1.1實驗動物健康成年新西蘭大耳白兔12只(河北省實驗動物中心提供),體質量2.5～3.0 kg，雌雄不限,按常規飼養條件飼養2周。

1.2PRF的制備自兔耳中心動脈緩慢抽取5 mL動脈血，立即置于無抗凝劑的離心管中。將離心管放入離心機中(轉速3 000 r/min)，離心10 min，靜置備用。離心后離心管內血液由上至下分為3層：上層無細胞血漿，中間層PRF凝膠(白色半透明狀)，下層紅細胞層。取出PRF凝膠層。然后用2層紗布輕柔擠出 PRF 中血清，PRF 凝膠變成堅韌的膜狀。

1.3實驗操作及分組將兔按3 mL/kg 5%水合氯醛全身麻醉后，在兔頰側皮膚沿下頜骨上緣走向作出一長約15 mm的切口，鈍性分離其下肌層、骨膜，充分暴露其無牙區牙槽骨上緣和頰側，下頜骨頰側造約5 mm×4 mm×3 mm的骨缺損，緊貼骨缺損近中及遠中邊緣牙槽骨各制備 1個種植窩并植入1.5 mm×3.5 mm 鈦螺紋釘，形成有一壁骨缺損的種植體模型，右側下頜骨缺損區植入異種凍干骨復合PRF為實驗組，左側下頜骨缺損區植入異種凍干骨為對照組。嚴密縫合黏骨膜瓣、肌層、皮膚，分籠飼養。術后肌內注射慶大霉素40萬U/d，連續3 d。

1.4取材與觀察方法分別于術后4、8、12周隨機處死4只兔(4只為一組)，共3組，取下頜骨，行大體、X線片觀察及骨密度分析，選取下頜骨骨缺損區組織于10%福爾馬林液中固定，脫鈣，包埋，切片后固定于載玻片上，脫蠟脫水后HE染色，光鏡下觀察。

2結果

2.1大體觀察各期鈦螺紋釘均穩固無松動脫落，與骨組織間未見纖維軟組織。4、8、12周時，實驗組新生骨均比對照組飽滿且質硬。

2.2X線觀察4周時，實驗組和對照組的鈦螺紋釘骨界面可見明顯的透射影像。實驗組骨缺損區骨密度較周圍骨組織低，新生骨與周圍骨界限清楚(圖1A)；對照組低密度影大于實驗組，新生骨與周圍骨界限清楚(圖1B)。8周時，實驗組和對照組的骨缺損區的低密度影均減小，實驗組骨密度與周圍骨組織接近一致，鈦螺紋釘骨界面未見明顯透射影像(圖1C)；對照組新生骨與周圍骨界限仍較清晰，鈦螺紋釘骨界面可見透射影像(圖1D)。12周時，實驗組和對照組鈦螺紋釘骨界面未見明顯透射影像。實驗組骨缺損區新生骨骨密度與周圍骨組織密度一致，不能明顯發現二者之間界限(圖1E)；對照組的骨密度仍低于周圍正常骨組織(圖1F)。

2.3骨密度分析不管是骨缺損遠中區還是近中區，實驗組術后4、8和12周的骨密度灰度值均高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05或<0.01)，見表1。

表12組不同治療時間點骨缺損近中及遠中新生骨灰度值比較

Table 1X-ray gray value of new bone around mesial titanium screw nail and distal

titanium screw nail at different treatment time between two groups

組別骨缺損遠中區4周8周12周骨缺損近中區4周8周12周實驗組53.00±2.5873.00±3.6588.50±3.7051.75±3.5075.50±2.5290.00±5.72對照組40.50±4.5163.75±4.1174.25±2.2237.50±4.9364.25±1.7176.50±2.38t6.18612.3338.6264.10323.54.653P0.0090.0010.0030.0260.0000.019

2.4組織學觀察4周時，實驗組下頜骨骨缺損區可見活躍的成骨細胞，骨缺損邊緣見少量新生骨并向骨缺損中心延伸，大量骨細胞在新形成的骨基質中構成骨陷窩，可見增生的毛細血管(圖2A)；對照組下頜骨骨缺損區成骨細胞相對實驗組數量較少，可見大量纖維結締組織，較實驗組疏松(圖2B)。8 周時，實驗組下頜骨骨缺損區可見豐富的新生血管，新生骨組織更加成熟，骨小梁粗大致密排列規則、鈣化程度高，能看見板層結構且較致密(圖2C)；對照組下頜骨骨缺損區可見較多成骨細胞，纖維結締組織下有新骨形成，但骨小梁排列不如實驗組規則、鈣化程度也沒有實驗組高(圖2D)。12周時，實驗組下頜骨骨缺損區新生骨組織改建基本完成，可見成熟的骨小梁和板狀新生骨(圖2E)；對照組下頜骨骨缺損區成骨還在進行，能看見板層結構，骨小梁彼此連接但鈣化程度依舊不如實驗組高(圖2F)。

3討論

3.1實驗性骨缺損動物模型的建立建立合適的動物模型在實驗性研究中是重要一環。骨缺損實驗研究中將不能自然愈合的最小缺損稱之為極限缺損，鄂玲玲等[4]發現在兔下頜骨至少可作一10 mm×4 mm×3 mm牙槽骨缺損區。本實驗研究在兔兩側下頜骨的無牙區制備5 mm×4 mm×3 mm的缺損符合極限缺損要求，避免了兔頜骨自身愈合因素的影響，且骨缺損近遠中均有足夠的空間植入鈦螺紋釘，可增加樣本數量。本研究通過制備頜骨極限缺損，并即刻植入鈦螺紋釘，形成有一壁骨缺損的種植體模型，同期將異種凍干骨及其與PRF的復合物分別植入兔下頜骨骨缺損，以探討異種凍干骨及其與PRF的復合物對鈦螺紋釘周圍骨缺損區修復的作用。

3.2異種凍干骨作為骨替代材料骨替代材料主要有自體骨、同種異體骨、異種骨和人工合成骨等，它們作為骨替代材料各有利弊。異種骨具有良好塑形性，恢復牙槽嵴高度效果好，且來源廣、易處理和保存，只要能很好地去除其抗原性，有很大的應用價值。異種骨具有骨引導性，是一種很好的骨支架材料，可以支持細胞生長誘導細胞分化[5]。然而異種骨與受體間是存在種屬間差異的，為消除其免疫活性，使用前必須經過抗原性處理，如此一來可破壞其成骨相關生長因子，使其骨誘導性大大降低。因此，骨缺損的修復重建除了要有能夠為血管長入和新骨形成提供支架作用的異種凍干骨，還需要具有明顯的骨誘導性的生長因子。將骨替代材料與具有促進骨形成作用的生長因子復合物修復種植周圍骨缺損已是目前的研究熱點。

3.3富血小板纖維蛋白促進骨缺損修復的機制PRF是法國科學家Choukroun等[3]研制出的一種自體血制品，被譽為新一代血小板濃縮物,具有促進成骨和炎癥調節的作用。PRF的制備法簡單，容易獲取，成本較低且其纖維蛋白網狀結構能延長生長因子的作用時間，含有大量的白細胞對感染創口有益[6]。PRF中與成骨相關的生長因子主要包括轉化生長因子、血小板衍生因子、血管內皮細胞生長因子和基質糖蛋白(血小板反應素1)[7]，這些生長因子可以誘導成骨細胞遷移、增殖、分化，促進骨愈合[8]。使用PRF血小板凝膠改善骨的再生已成為種植、牙周手術近年來采用較多的技術[9]。然而，PRP在臨床上很少單獨使用，一般需與骨粉等混合應用[10]。

本實驗研究中，大體觀察實驗組中缺損區表面新生骨更為飽滿；在相同的時間點(術后4周、8周或12周)，實驗組鈦螺紋釘骨缺損側新生骨灰度值比對照組大，差異有統計學意義(P<0.05)；不同時間點實驗組骨成熟程度均高于對照組。表明凍干骨在骨缺損修復過程中具有較好的骨引導性，作為載體，與PRF聯合應用效果更好，PRF有促進骨形成、加快組織愈合的作用[11-12]。

綜上所述，異種凍干骨可以作為一種骨替代材料修復鈦螺紋釘周圍骨缺損，與PRF聯合應用在修復骨缺損中有更顯著的促進成骨作用，從而為異種凍干骨及其PRF復合物的臨床應用提供一定的理論指導及實驗依據。(本文圖見封三)

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(本文編輯：劉斯靜)

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