
黏性骨在骨再生中的应用研究
作者:梁艺馨,大连医科大学口腔医学院;曲哲,大连市口腔医院种植科
在治疗牙列缺损时,种植修复技术已成为临床的主要选择,但大面积牙槽骨缺失会增加组织重建的难度,而缺牙区足够的骨量是种植成功的必要条件之一。临床中广泛应用含有生长因子的制剂,以缩短骨增量与种植体植入的间隔时间,提高骨增量和种植治疗的成功率。“黏性骨”是专为骨再生研制的复合生物材料,其将颗粒状骨增量材料与自体血小板衍生物[如富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin,PRF)和浓缩生长因子(concentrated growth factors,CGF)]相结合。
黏性骨适应性强,可用于各类骨缺损。因其结合了颗粒状骨增量材料,在骨增量愈合时能很好减少移植物移动,从而在临床中降低了对块状骨移植和钛网的需求。
1.黏性骨中的生物学物质——自体血小板衍生物
1)自体血小板衍生物的优势:多项研究证实,血小板可释放多种生长因子,在细胞迁移、细胞增殖、组织再生及血管生成中发挥重要作用。多肽生长因子作为信号分子,控制着组织再生的各个阶段,而血小板富含大量生长因子,是内源性生长因子的主要来源之一。血小板是炎症阶段的重要调节物质,在细胞增殖和分化中发挥着举足轻重的作用。由于其获取过程简便,且临床应用无风险,已被越来越多的应用于软硬组织愈合、牙周再生和骨增量等方面。
2)自体血小板衍生物的发展:20 世纪90 年代,Whitman等在口腔颌面外科治疗中研发出第一代血浆基质制品——富血小板血浆(platelet rich plasma,PRP),也是第一代用于牙周再生治疗的血浆基质制品,其富含生长因子和组织再生所需成分。Kobayashi等实验表明,PRP能在较早时间点释放更多生长因子。但有研究发现,单独使用PRP无法提供缺损部位愈合所需的趋化因子和有丝分裂因子,导致多数生长因子迅速降解。
富血小板纤维蛋白是第二代血小板浓缩物, 是Choukroun团队在2001 年针对PRP缺点研发。其制备无需在血液中添加凝血酶
和抗凝药物,经12 分钟高速离心后便可得到黏稠、纤维蛋白含量高的血浆基质。PRF与PRP类似,但有自己的纤维蛋白网络,研究表明,其可聚集更多生长因子和炎症细胞,10 天内持续稳定地释放生长因子,有利于组织修复及促进成骨。
浓缩生长因子是第三代血小板浓缩物,其通过使用离心机以交替受控速度对血液样本进行离心制备,含纤维蛋白基质和生长因子,且无外源性物质添加,避免了交叉污染。Rodella等发现CGF是由细纤维和粗纤维组成的纤维蛋白网络,有较高的抗拉强度和黏度,能更好保护生长因子免受蛋白酶水解。
在口腔临床中,CGF常与骨增量材料联合使用。血小板衍生物研究一直是再生医学关注的重点。Choukroun和Ghanaati首次提出“低速离心”概念,研究表明自体血液制备PRF时降低相对离心力,可使白细胞、血小板数量及生长因子浓度显著增加。2019 年,Zhang团队提出在PRF制备中使用水平离心,相较于固定角度离心,水平离心产生的PRF富集的血小板及白细胞数量和浓度更高。此外,关于提升血小板衍生物中再生相关物质的研究报告不断涌现,随着对自体血液的持续探索,不仅为再生医学及口腔临床软硬组织再生提供了更多选择,也推动了“黏性骨”材料的广泛应用。
2.黏性骨的制备及优势
1)以CGF为主的黏性骨制备方法简述:2011 年,Sohn等提出了“sticky bone( 黏性骨)”的概念,这是一种专为骨再生设计的复合生物材料。2015 年,其团队优化了黏性骨的制备方法,即制备以CGF为主的黏性骨,并将其广泛应用于临床。具体制备方法如下:抽取患者肘部静脉血,分别注入非二氧化硅涂层和二氧化硅涂层的试管中,随后将试管放入Medifuge离心机(Silfradent,意大利)中,分别制取自体纤维蛋白胶(autologous fibrin glue,AFG)及CGF纤维蛋白部分,再加入颗粒状骨增量材料,制成黏性骨及膜片状CGF。
2)新型黏性骨制备装置的提出:2022 年,Sohn团队在原有以CGF为主的黏性骨制备方法基础上,提出了一种新型黏性骨制备装置。该装置中间部位设有1 个直径12.0 mm、厚度2.0 mm的过滤器,其上分布着9 个直径1.5 mm的孔,可保留颗粒状骨增量材料,同时允许血液微粒部分通过。此装置简化了黏性骨的制备流程。将含有患者自体血液、该装置及颗粒状骨粉的二氧化硅涂层试管,按照CGF模式的离心方式进行12 分钟离心处理,便可同时得到黏性骨和CGF纤维蛋白部分。但该装置目前尚缺乏临床数据支撑,今后可作为研究的重点。
3)黏性骨的优势:引导骨再生是治疗牙槽骨缺损的成熟技术,其成功应用遵循了“PASS”原则,创造与维持空间是其中关键要素之一。在大范围的垂直向/水平向骨缺损中,单独使用颗粒状骨增量材料易因口腔运动而移位,而由颗粒状骨增量材料添加自体血液衍生物形成的黏性骨,是一种被包裹在纤维蛋白网络中固化了的生物移植材料,其分布均匀、不易分散,能有效维持成骨空间。
黏性骨具有以下优势:①显著的可塑性:适应不同类型的骨缺损;②优异的处理性能:无需添加生化试剂;③良好的黏附性:阻止移植物的微观或宏观移动;④保护作用:防止软组织的长入;⑤增加软硬组织再生:纤维蛋白网络驱使血小板和白细胞释放信号分子。黏性骨的理想力学性能使骨增量材料更加稳定,有助于更好地重建并维持牙槽嵴轮廓。
Tony等的试验探究了黏性骨与胶原膜的关系,结果表明在骨缺损愈合期不使用胶原膜,只单独使用黏性骨,也能在水平向骨增量和角化组织宽度增加方面取得理想效果。一项体外研究发现,和与生理盐水混合的骨增量材料相比,血小板衍生物可形成复合支架,当其与骨增量材料联合使用时,抗压能力和弹性模量均得到提升,机械阻力可增加875%,展现出更强的机械稳定性。
3.黏性骨的成骨原理
为了最大限度地增加可用骨量,需先了解骨再生的原理,即成骨、骨诱导和骨传导。成骨是指移植物(主要是存活的表面细胞)或宿主部位的细胞形成新骨的过程;在诱导成骨中,宿主产生的生长因子及其他蛋白质,会促使受体部位未分化的间充质细胞向待再生部位迁移、增殖;骨传导则能为组织再生提供三维支架,通过引导宿主血管床、毛细血管和成骨祖细胞生长来实现组织再生。自体骨移植被认为是“金标准”,因其具有上述3 种骨再生的能力。
黏性骨中的血小板衍生物与骨增量材料在骨增量效果上相互补充。血小板衍生物是促进组织再生的组织成分,既可单独使用,也可与自体骨、重组人生长因子和其他生物材料联合使用,以增强组织再生。血小板衍生物富含多种生长因子,与骨增量材料联合使用时,能促进骨诱导重塑,加快骨再生速度。
有研究证实,CGF中含有CD34+阳性细胞,可促进血管生成;还含有骨形态发生蛋白(bone morphogenetic proteins,BMPs),能诱导间充质干细胞分化为成软骨细胞、成骨细胞等多种细胞。AFG主要作用是促进骨增量材料聚合,其同样能诱导血管生成,刺激间充质细胞分化,具有良好的生物相容性和可降解性,有助于减少愈合期的骨吸收。此外,AFG还能减少疤痕形成、出血及浆液积聚,可作为纤维细胞迁移的支架和止血屏障,临床上常与压缩CGF的渗液一起促进黏性骨聚合。
目前常见的市售骨增量材料完全不含有机成分,缺乏骨诱导能力,这会延长骨再生愈合时间,但都具有可靠的成骨效果。与血小板衍生物的纤维网络结构相比,人工骨增量材料为生长因子的持续释放提供更多支架,有利于成骨细胞向骨组织迁移,促进新生血管的形成与生长,增加生长因子的释放量,从而在临床上获得比单独使用血小板浓缩物更好的骨增量效果。
4.黏性骨的临床应用
1)黏性骨在水平向骨增量中的应用:在种植治疗中, 术前对种植体位置的骨体积是否满足种植要求进行仔细评估至关重要,其中水平向骨量是影响种植体边缘骨稳定的关键因素之一。Xie等设计比较了黏性骨联合CGF与骨粉混合生理盐水在前牙区的水平向骨增量效果。结果显示,黏性骨联合CGF在骨体积转化率、术后6 个月的骨密度及唇侧骨量厚度变化方面均有显著优势。此外,术后患者的视觉模拟评分法调查表明,该方法还有助于减轻患者术后疼痛
。
曾千情等的试验进一步验证了上述研究结果,证明了黏性骨应用于前牙区可获得较高的水平向骨增量,有助于维持唇侧骨板的丰满度,从而为口腔种植提供更理想的骨条件,为前牙的美学修复奠定基础。2019 年一项病例报告,通过对比前牙美学区术前、术后及术后3 个月的CBCT结果发现,使用黏性骨后,缺牙区前庭恢复良好,成功达到了引导骨再生的预期结果,表明黏性骨是美学区骨再生的一种有应用前景的选择。
在Işık等的一项研究中,对下颌后牙区存在水平向骨缺损的患者进行了随机对照临床试验。结果表明,相较于单独使用牛源性骨增量材料,使用牛源性骨增量材料联合血小板浓缩物的水平向骨吸收率更低,边缘骨丧失平均小于1 mm。
不过,无论是单独使用牛源性骨增量材料,还是将其与血小板浓缩物联合使用,都能成功实现种植体周围的骨增量,并获得较高的种植体留存率。2022 年,Parthasarathy等报告了10 例针对下颌骨颊侧缺损患者的病例,这些患者使用无机牛骨矿物质联合可注射型富血小板纤维蛋白(injectable platelet rich fibrin,i-PRF)制备的黏性骨行水平向骨增量,术后6 个月的影像学测量结果显示,平均水平向增量达2.8 mm,垂直向高度增加了1.0 mm,角化黏膜宽度也增加了0.5 mm。这些结果验证了i-PRF与异种骨增量材料制成的黏性骨对软硬组织增量有积极作用,具备临床应用价值。
2)黏性骨在垂直向骨增量中的应用:黏性骨具备阻止骨移植物移位的显著优势,在引导骨再生中,这一特性有利于创造骨增量空间,因而也适用于垂直向骨增量。2020 年的一项回顾性研究,对水平向及垂直向各18 例分别采用人工骨增量材料与自体骨1:1 混合添加,并结合i-PRF制备的黏性骨块,对其骨增量效果做了报告。在垂直向治疗中,采用不可吸收性聚四氟乙烯膜联合覆盖富白细胞- 血小板纤维蛋白(leukocyte- and platelet-rich fibrin,L-PRF) 膜。术后6~9 个月的结果显示,水平向骨量平均增加(5.9±2.4) mm,垂直向骨量平均增加(5.6±2.6)mm,该增量数据优于其他病例报告中的相关结果,充分证明了黏性骨块在垂直向骨增量方面同样具有明显优势。
在垂直向骨增量的应用中,除了使用不可吸收性聚四氟乙烯膜,Surmenian等还采用了钛网,结合同种异体骨和改良富血小板纤维蛋白(advanced-platelet-rich fibrin,A-PRF)制成的黏性骨,对1 例下颌后牙区严重骨高度不足的女性患者进行了种植修复,最终该患者获得了8.2 mm的垂直向骨增量,并成功植入3 颗种植体。上述病例表明,不可吸收性屏障膜可有效创造骨增量空间,黏性骨能充分发挥物理优势,同时血小板衍生物具备再生能力,这些因素相结合,使其成为临床治疗垂直向骨缺损的可行选择。
3)黏性骨在其他骨再生术式中的应用:拔牙后的早期愈合阶段(3~12 个月),常伴随着牙槽骨吸收的问题,因此选择合适的牙槽骨重建方式就变得尤为重要。2021 年,一项针对20 例患者的随机临床试验旨在对比评估在下颌磨牙牙槽嵴处使用无机牛骨与自体骨颗粒的混合物和添加了i-PRF的混合物在成骨质量和牙槽窝保存效果方面的差异。
研究结果显示,尽管自体骨具备较好的成骨条件,但添加血浆制品制成黏性骨后的混合物,平均成骨面积可达57.92%,明显高于未添加组,这充分表现了黏性骨在拔牙后牙槽窝保存中的优越性能。在牙周炎引发的骨再生手术中,黏性骨的可塑性优势使其能够很好地适配各种类型的骨缺损,Ghoderao等的试验深入探讨了单独使用AFG黏性骨和CGF在牙周炎骨再生中的作用,试验结果表明,两者在改善牙周探诊深度、减少缺损高度和宽度方面均有显著的增量效果。然而,黏性骨在治疗牙周炎患者骨内缺损时,展现出更好的临床及影像学参数, 其牙周再生能力更强。
有2 名印度学者分别报告了2 例在牙周炎骨再生中应用黏性骨的病例。其中1 例使用i-PRF联合同种异体颗粒骨及引导组织再生(guide tissue regeneration,GTR) 屏障膜,成功实现了牙周炎导致的骨内缺损的再生;1 例使用黏性骨及PRF膜治疗因牙周炎导致的下颌第一磨牙Ⅲ级根分叉病变,治疗9 个月后临床和影像学检查均显示根分叉缺损有明显改善,这进一步证明了黏性骨在牙周炎病损重建方面的显著优势。
上颌窦底骨高度不足是影响上颌后牙区种植的常见因素之一,有学者针对10 例上颌窦底高度5~9 mm的患者,分别单独使用AFG及由AFG制成的黏性骨行穿牙槽嵴上颌窦底提升,并对两者的临床和影像学参数进行了比较。治疗后9 个月的随访结果表明,单独使用AFG在骨再生的维持、种植体稳定性等方面,与黏性骨取得了相同的效果,这不仅肯定了AFG的再生能力,同时也反映出AFG与人工骨增量材料联合使用对牙槽骨再生修复具有积极作用。
早在2011 年,Sohn等就已单独应用CGF凝胶作为上颌窦底提升的骨增量材料,该方法能够诱导上颌窦内快速形成新骨,并获得良好的种植体初始稳定性,可作为一种可预测的上颌窦底提升治疗方法。一项回顾性研究对使用黏性骨和骨壳技术在水平向骨增量中的效果进行了比较,术后6 个月的结果显示,2 组的水平向骨增量均在3.7 mm,差异无统计学意义,且随访过程中均未出现种植体植入失败的情况。这表明黏性骨和骨壳技术都可以获得充足的水平向骨增量以满足种植体的位置要求。
2021 年,有学者验证了富生长因子血浆与骨增量材料混合物在骨缺损处黏附良好,同时将富生长因子血浆制成的膜覆盖在移植物上,可促进移植物的隔离及上皮细胞的迁移,从而实现更好的软硬组织愈合。本团队也将黏性骨应用于上颌前牙区水平向骨缺损、后牙区垂直向骨缺损的治疗,并取得了良好的骨增量效果。
5.小结
组织再生工程是口腔医学领域的研究热点。口腔组织具有高度复杂性,涵盖矿化组织及通过韧带相连的软组织等,且这些组织的起源(外胚层和中胚层)和细胞群都不相同,因此利用各种合成骨增量材料和自身血液构建三维支架的研究得到了广泛证明。“黏性骨”作为一种重要的生物材料,目前已在临床上广泛应用于各种类型的骨缺损及骨增量中,其不仅可以满足“PASS”原则中对于空间维持的要求,还具备易于获取的优势,同时降低了临床操作的敏感性。
目前对于血小板浓缩物制备方法的研究和黏性骨应用的相关报告日益丰富,不断涌现出了低速离心、新型黏性骨制备等相关研究报告。这些研究将在软硬组织增量中实现对自体血液的高效利用,为临床应用黏性骨提供更多、更优的选择,推动口腔组织再生治疗技术进一步发展。
来源:梁艺馨,曲哲.黏性骨在骨再生中的应用研究[J].中国口腔种植学杂志,2025,30(02):111-117.