CGF在种植中促进成骨的研究探讨及应用进展

李 佳 何东宁

随着种植技术的不断发展，种植已经成为修复牙列缺损的主要方式之一。在牙齿缺失后，牙周组织受损，骨板血运系统重建并发生吸收，软硬组织会造成不同程度的缺损。种植手术时自体骨移植供区受限，创伤及并发症是其最大缺点，而移植材料存在诱导不一、吸收延迟、成本高、宿主应答不良等缺陷［1］。再生医学的发展使种植修复硬组织缺损更加多元化，以移植材料为支架，生长因子为诱导，可以实现更加稳定的美学效果。

1.CGF的发展及生物学特性

1.1 CGF 的发展史及制取 富血小板血浆（platelet-rich plasma,PRP）有促进血管生成、止血、成骨以及抗感染作用，但需两次离心以及需要添加凝血酶，可能造成凝血系统紊乱及传染病的传播，安全性遭到质疑［2］。PRF 是第二代血小板浓缩物，无需添加抗凝剂，通过恒速离心得到的一种可降解的生物支架。随着制备程序的优化,又开发了加强型血小板纤维蛋白（advanced PRF,APRF）和注射型血小板纤维蛋白（injection PRF,IPRF）。新型的PRF 基质中富含白细胞和血小板,结构更加疏松多孔。CGF 是通过差速离心得到的最新一代血小板浓缩物，几乎含有离心血液内全部的生长因子，网格结构更加致密，与PRF相比，具有更大的抗张强度、凝集块及粘稠度，其缓慢释放生长因子的过程更接近组织愈合的自然过程。

CGF的制取的设备尚无统一标准，目前使用最多的是通过CGF 离心机中按照CGF 程序离心，离心后血液从上至下明显分为3 层：1）最上部是贫血小板血清层；2）中间是纤维蛋白凝胶层（CGF 层）；3）底部为含大量红细胞的红细胞层［3］。

1.2 CGF 的组成及生物学特性CGF 是一种包含血小板及各种高浓度生长因子的纤维蛋白网状支架，其中有血小板衍生生长因子（platelet-derived growthfactor，PDGF）、血管内皮生长因子（vascular endonthelial growth factor，VEGF）、成纤维细胞生长因子（fibroblast growth factor，FGF）、骨形成蛋白（bone morphogenetic proteins，BMPs）、转移生长因子-β（tranfer growth factor-β，TGF-β）、表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）、类胰岛素生长因子（insulin-like growth factor，IGF)［4］。有研究表示：基质、血小板定位于近端表面及其下方，TGF-β1 集中在血浆蛋白层的另一个表面，大多数白细胞被定位在血浆蛋白层，PDGF-BB 在CGF基质中呈弥散分布［5］。

PDGF 是一种含五种以上异/同型二聚体的蛋白家族East-2型聚合物的蛋白质［6］，促进停滞成骨细胞有丝分裂；还可促进成骨细胞胞内Ca2+浓度的增加，诱发钙振荡，进而调控细胞的分化与凋亡。体外细胞实验中发现PDGF 可以趋化细胞聚集，激活PDGF-RB 受体，促进MC3T3-E1 细胞的成骨分化和矿化结节形成［7，8］。

TGF-β 是一类多功能蛋白多肽，［9］经典的TGF-β 通路通过细胞膜上特定的两种受体的跨膜异二聚体复合物来传递信号，促进间充质干细胞的增殖与早期分化［10］，并刺激成纤维细胞形成胶原蛋白，促进骨头和软骨的形成［11］。IGF-1 是一种单链多聚蛋白，可以正向调控大多数细胞的增殖和分化。VEGF、FGF 以及EGF 都与软组织的愈合及再生有着密切关系。VEGF 调节内皮细胞的迁移、增殖和分化，在促进血管生成中发挥着重要作用。

BMPs家族有40多种成员，其中BMP-2 是TGF-13 超家族中的多功能细胞因子，可促进细胞增殖，提高AKP 活性，是公认的与成骨密切相关的基因。［12］

CGF 中还检测到白细胞和CD4+细胞［13］，炎症反应主要是白细胞迁移至受损区域，单核巨噬细胞取代白细胞，淋巴细胞与浆细胞参与特异性免疫反应。但到目前为止，尚未见关于CGF 中CD34+细胞的临床应用，尚需要进一步的研究。

2.CGF促进成骨的潜能及影响因素

2.1 CGF促进成骨的实验研究 有学者在兔子颅骨中制造15mm×10mm 大小的缺陷，分别用浓缩生长因子（CGF）充填和空白组对照比较，术后从影像学和组织形态学分析缺损处新生骨质密度和骨量，结果发现实验组的骨密度和骨量均高于对照组［1］。这说明CGF 有一定的成骨能力，但另一实验［14］将CGF 填入种植体-骨间隙中，结果显示对新骨再生有极小的促进作用。因此，并不推荐将CGF单独应用于成骨。在动物实验中，以CGF 混合骨替代品与单纯使用骨替代品作比较，结果显示，CGF 混合骨替代品新骨形成时间早、成骨率高、骨结合时间短。

2.2 促进成骨的影响因素

2.2.1 CGF的使用形式 浓缩生长因子可直接使用，也可将其制作成适当直径的颗粒，单独或与其它材料混合使用，还可将其压制成浓缩生长因子膜来使用。不同压膜方法并不显著影响生长因子释放及降解［15］。另外，CGF液可能也具有促进成骨效果。有学者比较了CGF 液联合骨替代材料与单独使用骨替代材料应用于前牙区引导骨组织再生的效果［16］，结果发现前者可形成更多的骨量。当然，这一实验样本量不够大，观察时间不足，结论仍需进行进一步实验，但也给临床手术中CGF 的使用提供一个可行方案。

2.2.2 CGF 的降解问题CGF 发挥作用主要是依靠释放生长因子，其释放基本在应用后的28d内完成，TGF-β1、b-FGF 和C5a 在14d 时明显上升，其余生长因子则在28d 内缓慢上升［17］。在一体外降解实验中，将CGF 制成膜状及块状，分别浸泡于人工唾液中，结果表明，膜状比块状降解速率快［18］。而另一实验模拟相同性状下CGF 的降解速率，结果显示，在模拟唾液中的降解速率高于在模拟体液中［19］。因此，浓缩生长因子的降解速率主要和其纤维蛋白含量及环境有关，但具体机制仍不明确，且CGF 降解的研究均局限于模拟环境中，无法反映在人体内CGF真实降解过程。

2.2.3 CGF 的剂量问题 在一些研究中，考虑到CGF 中TGF-β、IGF、VEGF 和PDGF 的含量较高对细胞增殖和分化有重要影响，这些研究大多报告了细胞的增殖以剂量依赖的方式。然而，研究表明，高剂量的CGF 并没有产生积极的效果。在Honda 等［20］人的研究中，浓度为1-10%的CGF 提取物对细胞增殖有积极作用且以剂量依赖的方式分化，而高浓度（20%）有抑制作用。Chen等［21］人通过研究5%、10%、20%和40%的CGF的作用，证明在10%CGF 中有更多的增殖和分化。但是目前，在临床使用中，仍没有对CGF 的剂量问题做出统一标准。

2.2.4 外源刺激因素 在CGF 的产生过程中，体外外源性刺激容易损伤血小板。有研究表明，采集试管的组成和形状可能影响CGF。实验分别采用无菌真空管、圆底玻璃管、锥底玻璃管制备CGF。结果表明：使用玻璃管可以获得更大、更重、更厚的CGF，而圆底和锥底得到的差别不大，这可能是由于纤维蛋白募集量的增加，从而导致更广泛的纤维蛋白网络和更多的血浆捕获在玻璃管中，血液在采集后几乎立即开始凝结，因此样本应迅速地离心，以避免纤维蛋白的扩散聚合［22］。另外，如采血时间过长、抖动程度、放置时间过长等，所有这些都会影响浓度的有效生长。因此在制备CGF 时应迅速，避免抖动，及时制备与使用。

3.种植硬组织增量中的应用

3.1 在种植窝预备中的应用 微粗糙表面的种植体可以提高种植体稳定系数（implant stability quotient，ISQ）ISQ 值，多年来，大量研究已经探讨了结合生长因子的种植体表面设计，结果各异。一些研究表明，利用细胞黏附因子或BMP 能增加成骨细胞的分化和功能性骨结合，并提高BIC 种植体骨结合率（bone-implant contact，BIC）值。CGF可以在伤口及种植窝洞内提供血小板和白细胞，并在局部释放生长因子，通过吸收未分化的内皮细胞和间充质细胞加速受损部位愈合。Pirpir［23］等将在种植体的植入时先衬CGF膜，可提高ISQ值。说明浓缩生长因子可有效促进骨结合，维护种植体稳定性。另外，有研究报告［24］表明，在种植体表面涂布PRF 液，可在愈合早期增加ISQ 值，但目前还未有将CGF 液涂布在种植体表面的研究，这也为以后CGF的进一步研究提高新思路。

3.2 引导骨再生术 引导性骨增量术是种植中获得骨增量的一种重要手段，其关键因素为骨代材料和屏障膜。一个临床试验［25］中，40例颌骨缺损患者被分为实验组和对照组：试验组采用CGF 联合Bio-Oss 骨粉，对照组单独使用Bio-Oss 骨粉。结果显示试验组骨钙素水平均显著高于对照组、骨缺损区骨密度也明显高于对照组。在另一GBR 实验［26］中，比较实验组（浓缩生长因子+骨粉+胶原膜）和对照组（骨粉+胶原膜），研究结果显示CGF可获得更高的一期愈合率和良好的新骨形成。但是CGF的成骨效果有限，Durmuşlar等［27］的动物实验发现，CGF 与骨移植物联合使用，可增强成骨相关基因的表达，最终促进种植体周围直径约2.37mm 的骨再生。因此，建议将CGF 和骨移植材料联合应用于骨缺损直径＜2.37mm 种植位点引导骨再生。比较脱细胞真皮基质及CGF 在引导骨再生中的效果，结果显示CGF 对于骨密度的改善明显更佳［17］。

3.3 上颌窦提升术 在解决上颌后牙区种植骨量严重不足时，上颌窦提升术是一种常用手段。Sohn 等［28］将CGF 单独用于上颌窦提升术，结果发现上颌窦内新骨形成，骨密度较好。在上颌窦牙槽骨剩余骨高度（2mm-4mm）严重不足时，CGF应用于改良上颌窦窦底抬高并同时进行短种植体植入，结果显示可以得到良好的临床效果，也为上颌窦牙槽骨剩余骨量严重不足的病例提供一个更加优异的方案［29］。

3.4 治疗种植体周围炎CGF内含有大量生长因子，可刺激成骨细胞和成纤维细胞的活性，加速血管生成，可有效促进种植体周围软、硬组织的再生。采用CGF+牛多孔骨矿（BPBM）或单独应用BPBM 处理牙周炎骨缺损。术后1年评估探查深度、临床附着水平，CGF+BPBM 在降低探诊深度和临床附着水平增加方面比BPBM 更有效。CGFs的加入显著提高了BPBM 治疗牙周炎缺损的临床疗效，但需要更多的研究来更好地验证这种效果［30］。

浓缩因子作为最新一代的血小板浓缩物，用于口腔种植的硬组织增量中，可以增强骨结合率，提高ISQ 值，建议与骨替代材料联合使用。但是目前在临床中，CGF 的制取并没有一个恒定的标准，不同的制取方式以及在CGF 的使用中一些人为的差异均可影响其促进成骨的效果。关于CGF 的很多研究依然是在模拟环境中，与口腔真实环境还有较大差异。另外，关于CGF 促进成骨效果的样本量不足，缺乏关于长期效果类的临床实验，这些依然需要我们进行进一步探究。