正間隙獲取膜和抗菌膜聯(lián)合顆粒骨替代物種植引導(dǎo)口腔骨再生的效果

文獻(xiàn)信息
南充川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院口腔科、川北醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院化學(xué)系等單位的研究成果“Efficacy of positive space acquiring membrane and antimicrobial membrane combined with granular bone substitute implantation in guiding oral bone regeneration”（正間隙獲取膜和抗菌膜聯(lián)合顆粒骨替代物種植引導(dǎo)口腔骨再生的效果）在雜志Bioactive Materials。平生公司離活一體CT（NEMO）在論文中提供了重要的大鼠顱骨缺損圖像和定量分析。

 該研究的通訊作者為王冰教授，第一作者是秦川嵐。

文獻(xiàn)摘要
牙槽骨的增強(qiáng)在口腔種植前是很重要的。對(duì)于較大的骨缺損，有必要應(yīng)用引導(dǎo)骨再生(GBR)材料，同時(shí)用自體或異體骨或骨替代物(如脫細(xì)胞骨粉)填充缺損部位。在本研究中，作者測(cè)試了顆粒骨替代物和GBR膜聯(lián)合治療MC3T3-E1和L929細(xì)胞的體外治療和大鼠顱骨和牙槽缺損的體內(nèi)治療。利用Micro-CT監(jiān)測(cè)骨缺損的恢復(fù)情況，并對(duì)CT圖像進(jìn)行三維重建，半定量評(píng)價(jià)骨增強(qiáng)效果。GBR材料可促進(jìn)MC3T3-E1細(xì)胞增殖，p-二氧雜環(huán)己酮-co-L-苯丙氨酸(PDPA)基膜可誘導(dǎo)L929細(xì)胞凋亡。在GBR膜應(yīng)用組中，PDPA基膜應(yīng)用組顱骨缺損的再生情況最好，這可能是由于其具有良好的正空間獲取效果。然而，在復(fù)雜的生菌環(huán)境下，隨著感染的加重，PDPA膜在修復(fù)后階段引導(dǎo)口腔骨再生的功效下降。與此相反，抗菌膜與PDPA膜結(jié)合后，由于9其具有抑制感染和獲取正空間的多功能特性，在修復(fù)后期GBR效果持續(xù)提高。因此，多功能GBR膜是復(fù)雜口腔環(huán)境下GBR的首選，在其他模型中的療效有待進(jìn)一步研究。

實(shí)驗(yàn)方法
大鼠顱骨缺損模型的建立
大鼠18只，體重200~250g. 將大鼠隨機(jī)分為6組: 對(duì)照組、骨粉組、BP+抗菌膜組、BP+PDPA膜組、BP+PDPA膜組+抗菌膜組、BP+商用靜電紡絲膜組。大鼠在麻醉前禁食8小時(shí)。腹腔注射1%戊巴比妥鈉(40mg/kg)致麻醉，固定大鼠，剃毛，碘伏消毒。沿顱骨中線切開(kāi)2.0cm切口。用鈍性剝離術(shù)將筋膜和肌肉層層分離，露出顱骨。使用直徑為4.0mm的圓柱形金剛石齒鉆在暴露的顱骨中線兩側(cè)穿透顱骨，形成直徑4.0mm的圓柱形缺損。鉆孔過(guò)程中使用生理鹽水沖洗和冷卻。對(duì)照組術(shù)后直接逐層縫合筋膜和肌肉。對(duì)于應(yīng)用材料組，先將BP填充到缺損部位，然后將相應(yīng)的單膜或復(fù)合膜覆蓋在填充的BP上，逐層縫合筋膜和肌肉。術(shù)后將大鼠置于37℃恒溫臺(tái)上復(fù)蘇，并預(yù)防性注射青霉素(8×10⁴U)，大鼠完全蘇醒后單獨(dú)喂養(yǎng)。

大鼠牙槽骨缺損模型的建立
24只大鼠隨機(jī)分為6組，與上節(jié)一致。麻醉、固定和消毒如前所述。在大鼠兩側(cè)第一磨牙近近中緣中點(diǎn)處切開(kāi)1.0cm。切開(kāi)部位的粘骨膜分離，露出上頜牙槽骨。使用直徑為2.0mm的圓柱形裂縫鉆在暴露的牙槽骨上形成長(zhǎng)3.0mm、寬2.0mm、深1.5mm的長(zhǎng)方體缺損，共造成48個(gè)牙槽骨缺損。回收和進(jìn)料方法按照上述步驟進(jìn)行。

新骨形成的微計(jì)算機(jī)斷層掃描與評(píng)價(jià)
對(duì)于顱骨缺損的大鼠，在術(shù)后立即和術(shù)后2、4和7周進(jìn)行微計(jì)算機(jī)斷層掃描(Micro-CT) (平生醫(yī)療科技有些公司)。對(duì)于有牙槽骨缺損的大鼠，在相同的術(shù)后間隔時(shí)間進(jìn)行微CT掃描。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果
用不同材料處理的動(dòng)物顱骨缺損在不同時(shí)間點(diǎn)的恢復(fù)條件如圖2所示。盡管在所有組的動(dòng)物中都觀察到了骨增強(qiáng)，無(wú)論它們是否用GBR材料治療，但不同組的骨增強(qiáng)速度不同。從CT圖像的3D重建可以看出，PDPA膜加抗菌膜對(duì)BP的滯留效果最好。骨替代物的移位甚至錯(cuò)位將導(dǎo)致在植入治療中引導(dǎo)骨的增殖和遷移方面的缺陷。骨替代物植入結(jié)合GBR材料的應(yīng)用對(duì)于GBR膜材料對(duì)骨替代物的密封效果是有意義的，尤其是在結(jié)締組織閉合不良或容易受到擠壓應(yīng)力的位置。

 如圖2（a）所示，骨缺損區(qū)域的體積減小，表明骨再生持續(xù)術(shù)后2～7周。為了比較不同治療方法在引導(dǎo)骨再生方面的療效，BV/TV值隨術(shù)后時(shí)間的變化如圖2（b）所示，這可以反映骨增強(qiáng)的程度（Figure2b）。

圖2 (a)經(jīng)不同材料處理的顱骨手術(shù)后的CT三維重建圖像;
(b)顱骨骨缺損部位測(cè)量的BV/TV百分比，并繪制成術(shù)后時(shí)間的函數(shù)(*表示與對(duì)照組相比p< 0.05，
^表示與BP+PDPA膜治療組相比p<0.05)。

GBR材料在牙槽骨缺損模型中的骨再生導(dǎo)向作用
為了模擬BP+GBR膜治療引導(dǎo)口腔內(nèi)骨再生的細(xì)菌應(yīng)用環(huán)境，建立了大鼠牙槽骨缺損模型。術(shù)后牙槽骨缺損的CT圖像和BV/TV的3D重建隨時(shí)間的變化如圖4（a）和（b）所示。術(shù)后6周牙槽骨缺損的高分辨率CT圖像如圖4（c）所示。從圖4（a）和（b）中可以看出，BP和聯(lián)合GBR膜組，特別是BP+PDPA膜+抗菌膜處理組，BP對(duì)牙槽骨缺損的填充和覆蓋是足夠的。然而，術(shù)后2周，除對(duì)照組和BP+PDPA膜組外，缺損部位的骨體積有所減少。植入BP和GBR材料后，由異物反應(yīng)觸發(fā)的巨噬細(xì)胞聚集在植入物和骨缺損部位周圍。這也是骨損傷的初始階段；骨缺損周圍的巨噬細(xì)胞表達(dá)促炎表型。

圖4 (a)經(jīng)不同材料處理的手術(shù)牙槽骨CT三維重建圖像;
(b) (BV/TV) % 測(cè)量牙槽骨缺損部位并繪制術(shù)后時(shí)間的函數(shù)圖(*表示p <.05相比BP+PDPA膜治療組);
(c)不同材料治療牙槽骨缺損術(shù)后7周CT掃描圖像。

文獻(xiàn)結(jié)論
與顆粒骨替代植入治療相比，骨替代植入聯(lián)合GBR膜治療顯示出優(yōu)越的骨再生誘導(dǎo)作用。在測(cè)試的GBR膜中，抗菌膜和PDPA膜對(duì)成骨細(xì)胞增殖的支持作用略差，PDPA膜和抗菌膜+PDPA膜對(duì)成纖維細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)作用優(yōu)異。PDPA膜在大鼠顱骨缺損模型中顯示出最佳的骨再生引導(dǎo)效果，因?yàn)槠湓诠侨睋p部位具有良好的纖維化抑制和積極的空間獲取作用。然而，在生菌應(yīng)用環(huán)境中，隨著手術(shù)部位感染的加重，PDPA膜在修復(fù)后階段的口腔骨再生引導(dǎo)療效下降。相反，抗微生物膜與PDPA膜的組合在修復(fù)的后期顯示出持續(xù)增加的骨再生，這是由于除了組合的空間獲取能力之外，還具有感染控制能力。因此，在復(fù)雜的口腔環(huán)境中，多功能GBR膜應(yīng)該是GBR的首選，還需要進(jìn)一步的工作來(lái)確認(rèn)其療效。這可能導(dǎo)致口腔植入物穩(wěn)定性的臨床改善和長(zhǎng)期手術(shù)的成功。

使用設(shè)備

Micro CT (型號(hào)：NEMO) (平生醫(yī)療科技)
影像軟件：Avatar（平生醫(yī)療科技）