异种冻干骨及与富血小板纤维蛋白的复合物修复钛螺纹钉周骨缺损的实验研究

·论著·

异种冻干骨及与富血小板纤维蛋白的复合物修复钛螺纹钉周骨缺损的实验研究

贾莹珍，刘志芳，李冰婷，李冬雪，侯晓薇*

(河北医科大学第三医院口腔科，河北 石家庄 050051)

[摘要]目的通过将异种冻干骨及其与富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)的复合物分别植入兔下颌骨骨缺损，即刻植入钛螺纹钉的实验研究，探讨异种冻干骨及其与PRF的复合物对钛螺纹钉周围骨缺损区修复的作用。方法12只新西兰大耳白兔，于下颌骨造极限骨缺损，并紧贴骨缺损近中及远中边缘各植入钛螺纹钉；右侧缺损区植入异种冻干骨与PRF的复合物为实验组，左侧缺损区植入异种冻干骨作对照组；2组于术后4、8、12周处死后常规取材，行大体观察、X线观察、骨密度分析、组织学观察。结果术后4、8、12周实验组钛螺纹钉骨缺损新生骨灰度值比对照组大(P<0.05)。组织学观察显示，实验组骨成熟程度均高于对照组。结论异种冻干骨可以作为一种骨替代材料修复钛螺纹钉周围骨缺损，与PRF联合应用后，在修复骨缺损中显示出了更好的成骨作用。

[关键词]牙种植；纤维蛋白；动物实验doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2015.10.016

[收稿日期]2014-10-15；[修回日期]2014-11-30

[基金项目]2011年度留学人员科技活动资助项目

[作者简介]贾莹珍(1987-)，女，河北临漳人，河北医科大学第三医院医学硕士研究生，从事口腔修复学研究。

通讯作者*

[中图分类号]R783.4[文献标志码]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

越来越多的患者选择以种植的方法修复自己的缺失牙，然而种植区骨缺损、骨量不足制约了种植的适用范围。骨缺损、骨量不足可行植骨种植[1]，寻找一种既安全又具有良好成骨能力的材料，对骨缺损修复至关重要[2]。异种骨具有良好的塑形性，恢复牙槽嵴高度效果好，且异种骨来源广、易处理和保存。但是为消除异种骨免疫活性，使用前必须经过抗原性处理，如此一来可破坏其成骨相关生长因子，使其骨诱导性大大降低。富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)是自体血小板浓缩制品，具有促进成骨和炎症调节的作用[3]。将骨替代材料与具有促进骨形成作用的生长因子复合物修复种植周围骨缺损是目前的研究热点。

1材料与方法

1.1实验动物健康成年新西兰大耳白兔12只(河北省实验动物中心提供),体质量2.5～3.0 kg，雌雄不限,按常规饲养条件饲养2周。

1.2PRF的制备自兔耳中心动脉缓慢抽取5 mL动脉血，立即置于无抗凝剂的离心管中。将离心管放入离心机中(转速3 000 r/min)，离心10 min，静置备用。离心后离心管内血液由上至下分为3层：上层无细胞血浆，中间层PRF凝胶(白色半透明状)，下层红细胞层。取出PRF凝胶层。然后用2层纱布轻柔挤出 PRF 中血清，PRF 凝胶变成坚韧的膜状。

1.3实验操作及分组将兔按3 mL/kg 5%水合氯醛全身麻醉后，在兔颊侧皮肤沿下颌骨上缘走向作出一长约15 mm的切口，钝性分离其下肌层、骨膜，充分暴露其无牙区牙槽骨上缘和颊侧，下颌骨颊侧造约5 mm×4 mm×3 mm的骨缺损，紧贴骨缺损近中及远中边缘牙槽骨各制备 1个种植窝并植入1.5 mm×3.5 mm 钛螺纹钉，形成有一壁骨缺损的种植体模型，右侧下颌骨缺损区植入异种冻干骨复合PRF为实验组，左侧下颌骨缺损区植入异种冻干骨为对照组。严密缝合黏骨膜瓣、肌层、皮肤，分笼饲养。术后肌内注射庆大霉素40万U/d，连续3 d。

1.4取材与观察方法分别于术后4、8、12周随机处死4只兔(4只为一组)，共3组，取下颌骨，行大体、X线片观察及骨密度分析，选取下颌骨骨缺损区组织于10%福尔马林液中固定，脱钙，包埋，切片后固定于载玻片上，脱蜡脱水后HE染色，光镜下观察。

2结果

2.1大体观察各期钛螺纹钉均稳固无松动脱落，与骨组织间未见纤维软组织。4、8、12周时，实验组新生骨均比对照组饱满且质硬。

2.2X线观察4周时，实验组和对照组的钛螺纹钉骨界面可见明显的透射影像。实验组骨缺损区骨密度较周围骨组织低，新生骨与周围骨界限清楚(图1A)；对照组低密度影大于实验组，新生骨与周围骨界限清楚(图1B)。8周时，实验组和对照组的骨缺损区的低密度影均减小，实验组骨密度与周围骨组织接近一致，钛螺纹钉骨界面未见明显透射影像(图1C)；对照组新生骨与周围骨界限仍较清晰，钛螺纹钉骨界面可见透射影像(图1D)。12周时，实验组和对照组钛螺纹钉骨界面未见明显透射影像。实验组骨缺损区新生骨骨密度与周围骨组织密度一致，不能明显发现二者之间界限(图1E)；对照组的骨密度仍低于周围正常骨组织(图1F)。

2.3骨密度分析不管是骨缺损远中区还是近中区，实验组术后4、8和12周的骨密度灰度值均高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05或<0.01)，见表1。

表12组不同治疗时间点骨缺损近中及远中新生骨灰度值比较

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

组别骨缺损远中区4周8周12周骨缺损近中区4周8周12周实验组53.00±2.5873.00±3.6588.50±3.7051.75±3.5075.50±2.5290.00±5.72对照组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组织学观察4周时，实验组下颌骨骨缺损区可见活跃的成骨细胞，骨缺损边缘见少量新生骨并向骨缺损中心延伸，大量骨细胞在新形成的骨基质中构成骨陷窝，可见增生的毛细血管(图2A)；对照组下颌骨骨缺损区成骨细胞相对实验组数量较少，可见大量纤维结缔组织，较实验组疏松(图2B)。8 周时，实验组下颌骨骨缺损区可见丰富的新生血管，新生骨组织更加成熟，骨小梁粗大致密排列规则、钙化程度高，能看见板层结构且较致密(图2C)；对照组下颌骨骨缺损区可见较多成骨细胞，纤维结缔组织下有新骨形成，但骨小梁排列不如实验组规则、钙化程度也没有实验组高(图2D)。12周时，实验组下颌骨骨缺损区新生骨组织改建基本完成，可见成熟的骨小梁和板状新生骨(图2E)；对照组下颌骨骨缺损区成骨还在进行，能看见板层结构，骨小梁彼此连接但钙化程度依旧不如实验组高(图2F)。

3讨论

3.1实验性骨缺损动物模型的建立建立合适的动物模型在实验性研究中是重要一环。骨缺损实验研究中将不能自然愈合的最小缺损称之为极限缺损，鄂玲玲等[4]发现在兔下颌骨至少可作一10 mm×4 mm×3 mm牙槽骨缺损区。本实验研究在兔两侧下颌骨的无牙区制备5 mm×4 mm×3 mm的缺损符合极限缺损要求，避免了兔颌骨自身愈合因素的影响，且骨缺损近远中均有足够的空间植入钛螺纹钉，可增加样本数量。本研究通过制备颌骨极限缺损，并即刻植入钛螺纹钉，形成有一壁骨缺损的种植体模型，同期将异种冻干骨及其与PRF的复合物分别植入兔下颌骨骨缺损，以探讨异种冻干骨及其与PRF的复合物对钛螺纹钉周围骨缺损区修复的作用。

3.2异种冻干骨作为骨替代材料骨替代材料主要有自体骨、同种异体骨、异种骨和人工合成骨等，它们作为骨替代材料各有利弊。异种骨具有良好塑形性，恢复牙槽嵴高度效果好，且来源广、易处理和保存，只要能很好地去除其抗原性，有很大的应用价值。异种骨具有骨引导性，是一种很好的骨支架材料，可以支持细胞生长诱导细胞分化[5]。然而异种骨与受体间是存在种属间差异的，为消除其免疫活性，使用前必须经过抗原性处理，如此一来可破坏其成骨相关生长因子，使其骨诱导性大大降低。因此，骨缺损的修复重建除了要有能够为血管长入和新骨形成提供支架作用的异种冻干骨，还需要具有明显的骨诱导性的生长因子。将骨替代材料与具有促进骨形成作用的生长因子复合物修复种植周围骨缺损已是目前的研究热点。

3.3富血小板纤维蛋白促进骨缺损修复的机制PRF是法国科学家Choukroun等[3]研制出的一种自体血制品，被誉为新一代血小板浓缩物,具有促进成骨和炎症调节的作用。PRF的制备法简单，容易获取，成本较低且其纤维蛋白网状结构能延长生长因子的作用时间，含有大量的白细胞对感染创口有益[6]。PRF中与成骨相关的生长因子主要包括转化生长因子、血小板衍生因子、血管内皮细胞生长因子和基质糖蛋白(血小板反应素1)[7]，这些生长因子可以诱导成骨细胞迁移、增殖、分化，促进骨愈合[8]。使用PRF血小板凝胶改善骨的再生已成为种植、牙周手术近年来采用较多的技术[9]。然而，PRP在临床上很少单独使用，一般需与骨粉等混合应用[10]。

本实验研究中，大体观察实验组中缺损区表面新生骨更为饱满；在相同的时间点(术后4周、8周或12周)，实验组钛螺纹钉骨缺损侧新生骨灰度值比对照组大，差异有统计学意义(P<0.05)；不同时间点实验组骨成熟程度均高于对照组。表明冻干骨在骨缺损修复过程中具有较好的骨引导性，作为载体，与PRF联合应用效果更好，PRF有促进骨形成、加快组织愈合的作用[11-12]。

综上所述，异种冻干骨可以作为一种骨替代材料修复钛螺纹钉周围骨缺损，与PRF联合应用在修复骨缺损中有更显著的促进成骨作用，从而为异种冻干骨及其PRF复合物的临床应用提供一定的理论指导及实验依据。(本文图见封三)

[参考文献]

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(本文编辑：刘斯静)

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