人工骨修复牙槽骨缺损的研究进展

王 刚(综述)，张文云(审校)

人工骨修复牙槽骨缺损的研究进展

王 刚(综述)，张文云(审校)

牙种植；人工骨；骨缺损

牙齿缺失后行种植修复是目前较为先进的一种修复方式，但牙齿缺失后局部解剖关系的改变导致的骨量不足，以及牙槽骨的不断吸收所致的牙槽骨宽度和高度的降低，均会影响种植修复效果。因此，应用骨移植的方法，在种植手术前增加骨量及牙槽骨的宽度和高度，可以提高义齿种植的临床成功率。自体骨移植虽有较高的成骨性，但来源受限，且会给患者带来额外的痛苦及风险。异体骨、异种骨移植则会因抑制物本身较高的抗原性，而导致植入后免疫排斥反应的发生。人工骨则可有效避免上述移植方法所引起的各种并发症。现对口腔种植中人工骨替代材料综述如下。

1 无机材料

1.1 羟磷灰石(hydroxylapatite,HA)和纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA) HA主要由钙和磷构成，它是自然骨的主要无机部分，也是骨组织的主要承力者，其理化性质与骨皮质和牙釉质几乎完全相同。HA具有良好的生物相容性和生物活性[1]，能够为新骨形成提供生理支架，并与骨组织形成直接的骨性结合，是良好的硬组织替换材料。HA常作为不可吸收的骨替代材料应用于牙槽嵴的扩增[2]。同时，多孔羟磷灰石具有促进血管长入及成骨细胞黏附、增殖的最佳孔径，以其为支架填充骨髓基质干细胞进行牙体种植，可有效增加骨组织的形成[3-4]。黄桂林等[5]选取于拔牙后的牙槽窝内即刻植入羟基磷灰石微粒人工骨的31例患者，对术后患者拔牙创出血、牙槽嵴高度、干槽症等指标进行临床观察及X射线片检查。研究发现，全部患者术后创口愈合良好，无出血、干槽症发生，X射线片可见牙槽高度恢复良好，牙槽窝内羟基磷灰石存在。但纯羟基磷灰石的陶瓷脆性大，抗弯强度较低，韧性差，并不能较好地满足临床需要[6]。同时，HA的生物降解性较差，不能参与人体新陈代谢，临床长期应用效果不理想。因此，研究者将目光投向了粒径为1～100 nm的超微粒子(nHA)。nHA在结构上与自然骨更加接近，其具有较高溶解度、较大表面能、较强吸附性及良好的生物相容性，且无细胞毒性，同时nHA所具有的体积效应以及表面效应，使其在生物学和力学方面有极大的优越性和应用潜力[7]。Thian等[8]经体外研究发现，人体类成骨细胞在nHA表面生长速率较其他材料明显提高。

1.2 磷酸三钙(tricalcium phosphate,TCP)及磷酸钙骨水泥(calcium phosphate cement,CPC) TCP较HA有更大的溶解性，植入体内后能很快被吸收并形成富含磷酸钙的微环境，以促进移植物与宿主骨连接。但有学者认为[2]，牙槽周围的破骨细胞受到磷酸钙晶体的刺激，从而引起成骨细胞活性增强，促进新骨形成。CPC是近年来被广泛应用于颌骨缺损修复及填塞拔牙创以保持牙槽嵴高度等方面的一种生物材料[9]。CPC具有良好的生物相容及安全性，植入后不会引起免疫排斥反应和溶血反应，较高的界面结合强度避免了骨结合面微动现象及骨水泥磨损颗粒导致的新骨溶解现象的发生，其在本身降解的同时，还可以引导骨组织以“爬行替代”的过程进行修复，完成骨重建[10]。值得注意的是，CPC孔隙率较低，降解速度慢且强度和韧性较差，作为骨组织修复中的骨替代材料，其生物性能及理化性质还有待进一步提高。

1.3 生物活性玻璃(bioactive glass,BAG) 生物活性玻璃是一种以硅酸盐玻璃为主要组成的生物活性材料，其既有成骨性，又有骨诱导性。当BG暴露于组织液中时，其表面会形成富含硅的凝胶层，而顶部也会形成一层磷酸钙层，其主要作用为促进成骨细胞吸收和富集，以形成额外的细胞外基质矿化[11]。Tavakoli等[12]则认为，纳米生物活性玻璃功能类似于生物磷灰石，但其具有更大的表面积，改善细胞黏附，增强成骨细胞的增殖和分化，能够增加牙周组织再生和种植体的矿化，且其体外实验研究表明，在4 mg/ml以下浓度时，新型纳米生物活性玻璃对牙周成纤维细胞为无遗传毒性。

1.4 生物医用金属材料 生物医用金属材料是用作生物医学材料的金属或合金。钛金属的比重与人骨相近，其合金强度较纯钛高且弹性模量与人体自然骨相近，可有效减少应力屏蔽效应，其主要应用于人工牙根等方面。在钛合金表面加上金属锶涂层，能有效促进成骨及增强金属与骨的结合作用[13]。但有研究表明[14]，钛合金在人工唾液的腐蚀下腐蚀孔数目明显增多，其中部分孔径明显增大，相较生理盐水及模拟人工体液而言腐蚀情况最为严重，提示临床应用中应给予该现象足够的重视。镁及镁合金为生物可降解植入材料，作为牙种植及口腔修复材料具有良好的生物相容性和合适的力学性能，且表面含有镁离子的材料可明显促进骨细胞附着，但腐蚀速度过快问题是影响其广泛临床应用的关键[15]。除腐蚀问题外，增加植入的金属材料与机体组织的结合力及生物相容性，提高其安全性是临床应用的主要问题。

2 复合材料类

类骨质羟磷灰石(SBR)是由HA与TCP构建的一种复合材料，SBR具有平均粒径为500 μm和70%高空隙率的特点，对于细胞黏附、组织长入和降解较为有利。在兔下颌骨临界性骨缺损修复试验中，SBR于修复早期即可见到大量成骨细胞长入及骨基质和骨小梁的形成，且在骨修复后期可被正常组织替代，表现出良好的可降解性及骨再生及引导作用[16]。

壳聚糖(羧甲基脱乙酰壳多糖，CS)为带正电荷高分子聚合物，可被机体溶解酶所降解，但不与体液发生反应，具备良好的生物相容性和改善混合物剂型与流动性的作用，且具有一定促进骨形成功能[17-18]。将壳聚糖制成微球添加至磷酸钙骨水泥中，植入初期可使骨水泥有足够的力学强度，中后期的骨水泥则可随壳聚糖微球的降解形成利于成骨细胞黏附、长入、增殖及利于体液流动的多孔结构[19]，以加速骨缺损的修复过程。以羟基磷灰石/壳聚糖为基质构建载有甲硝唑的复合微球并将其填充入骨缺损部位，在引导骨生成、促进骨修复的同时，可实现对药物的控制释放(3 d内对甲硝唑的释放达到82%左右)，更有针对性地预防伤口感染作用[20]。

近年来碳纳米管(carbon nanotube)、胶原蛋白(collagen)以及碳纳米管与胶原蛋白的复合材料在组织工程学领域得到了极高的关注，它们的特点在于有较小的异物反应，有良好的内在抗菌特性、生物相容性及生物降解性，并且能被塑造成各种形状结构(如多孔结构)，适合细胞长入、扩散以及分化，而接枝胶原蛋白和其他天然及合成聚合物与碳纳米管的合并，可增加这些复合材料的机械强度，碳纳米复合材料也因此成为组织工程中人工骨及骨再生的较有潜力的应用材料[21]。

随着科技的不断进步及科研的拓展和深入，增强材料对成骨细胞的黏附力，在保证骨传导的前提下，加强骨诱导作用；调节生物材料的降解速度，使之与新骨的形成速度相匹配；完善纳米技术制备生物材料的制备工艺等的研究，将是今后继续探索人工骨替代材料临床应用的目标。人工骨材料修复骨缺损将会具有巨大的发展潜力。

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成都军区“十二五”医学科研课题(C12049)

650032 昆明，成都军区昆明总医院口腔科

张文云，电话：13888500310；E-mail：wenyunzh88@126.com

R 782.12

A

1004-0188(2014)04-0455-02

10.3969/j.issn.1004-0188.2014.04.046

2013-01-11)