骨移植材料在口腔修复中的应用研究进展

丁 典 综述，莫娟萍 王景云 审校

(吉林大学口腔医院修复科 吉林 长春 130000)

随着人们生活方式的改变，牙齿缺失患者的人数逐渐增多。牙齿缺失可影响牙齿功能，降低容貌美观度，易致使患者产生负面情绪，对患者的身心健康造成危害[1]。因此，采取有效措施对牙齿缺失患者进行修复具有重要意义。目前，采用人工修复技术治疗牙齿缺失已成为临床研究热点，种植修复是通过在牙槽骨内种植人工牙根的技术，其固位效果好、舒适度高，在口腔修复领域发展日渐成熟[2]。然而，部分患者由于在口腔修复中骨量较少，垂直骨高度不足或存在生理性吸收，导致种植效果未达到理想状态[3]。因此，如何获得充足的骨量对骨缺损修复至关重要。骨移植材料作为口腔修复的关键部分，已成为材料学及组织学领域的研究热点，随着骨移植材料的持续发展，天然骨、人工合成骨等其他材料被广泛应用于临床，但不同材料具有不同的性能特点，在临床应用中存在一定区别。

1 天然骨

1.1 自体骨：自体骨是来自本身的骨，大多取于髂骨、肋骨、颅骨等部位，临床上往往按患者个体所需骨量及自身情况选择科学合理的供骨部位。同时，自体骨还可从口内取骨，主要为颏部、下颌升支等位置，但其取骨量具有局限性，适用于小于两颗牙宽的骨缺失患者[4]。自体骨存在骨传导性、骨诱导性及成骨性，是口腔修复领域最为理想的移植物，具有与机体相同的组织特点，生物相容性好，无排异反应，且效果稳定，不良反应少，已被国内外普遍接受[5]。Wu等[6]对30例前牙缺失进行种植修复的患者进行研究，结果发现种植体均达到成功标准，且患者对自体骨移植具有较高的满意度及接受度。Noelken等[7]报道，随访5年内，美学区骨缺损患者使用自体骨移植的疗效稳定，无任何体征和症状，且可维持长期的美学效果。

随着医学技术的不断更新，3D打印技术的应用逐渐广泛，被认为是近年来世界制造领域重大的突破[8]。由于自体骨供骨存在限制，且骨块塑形困难，导致患者预后未达到最佳状态。使用3D打印技术可解决自体骨塑形繁琐的问题，改善患者恢复情况，提高外貌美观度[9]。虽然自体骨是骨移植物的“金标准”，但其仍有一定的不足，采用自体骨进行骨修复需要对供区产生切口，导致二次创伤，加重患者疼痛，延长手术时间，并可能增大出血、感染等风险。同时，应用自体骨可能在术后发生骨吸收，使修复效果受到限制[10]。Gerressen等[11]对11例行自体髂骨移植的患者进行三维体积测量，结果显示修复后3个月的骨移植

体积为初始移植的38.9%，修复后6个月再次降低18.9%。因此，临床上应在口腔修复中将自体骨与其他材料结合，从而达到最佳治疗效果。

1.2 同种异体骨：同种异体骨是来自相同物种另一供体的骨，一般储存在骨库中，经过冷冻、脱矿、辐射等处理后可在骨修复中发挥重要作用，具有便于取骨、避免二次创伤等特点。由于同种异体骨具备骨传导性，通过再血管化、诱导成骨将骨床与移植物相连，从而能达到修复骨缺损的作用[12]。近年来，新鲜冷冻骨成为临床研究的热点，其具有良好的骨传导作用，大大降低免疫原性。Sehn等[13]研究表明，新鲜冷冻骨在上颌窦底扩大术中疗效确切，可提高新骨形成率和骨含量。Xavier等[14]调查15例行鼻窦扩大术患者，结果发现移植1年后，采用自体骨和新鲜冷冻骨的骨移植物体积无明显差异，新鲜冷冻骨的应用有助于避免使用自体骨后产生的并发症。然而，同种异体骨较自体骨而言，其成骨性较弱，且可能导致感染、疾病传染，临床应用存在一些弊端。

1.3 异种骨：异种骨是来自不同物种的骨，主要源于动物、珊瑚等的基质，具有骨量丰富，经济实惠，选择广泛等优势。徐燕等[15]认为，对牙槽突裂患者采用复合牛骨可有效矫正异常外貌，减少手术损伤，节省医疗花费，且排异反应小，出院后复查发现存在新骨形成。去蛋白牛骨基质（Bio-Oss）骨粉作为口腔领域常用的异种材料，其通过提纯法除掉牛骨中有机物质，具有与人骨类似的多孔构造及化学成分，可取得显著的成骨效果，骨传导性好，免疫原性低，且骨吸收率少[16-17]。由于Bio-Oss骨粉无骨诱导性，临床上往往将其与自体骨联合应用于骨修复，可增强异种骨活性，避免自体骨骨量不足，对新骨生成具有积极作用。Aludden等[18]报道，50%的Bio-Oss骨粉与50%自体骨混合进行侧嵴增强后，能诱导新骨形成，增加牙槽嵴宽度，且3年内种植体存活率高达96%。此外，猪骨、羊骨等也是临床多用的骨移植材料，在口腔修复中发挥着不同程度的作用。目前，珊瑚骨粉已成为骨移植方面的研究重点，主要由珊瑚类羟基磷灰石组成，可促使新骨生成，维持植骨区三维空间的稳定，有助于为牙槽骨提供支架，且具有较好的生物相容性、骨传导性，在骨增量中发挥着积极作用[19-20]。

2 人工合成骨替代材料

2.1 生物材料：生物材料作为一种新兴的骨移植材料，其发展前景可观，成为近年来的研究热点。生物材料具有便于生产储存、结构稳定、硬度大、抗压能力强、生物相容性好、费用低等优点，在临床上受到广泛应用。生物材料主要包括羟基磷灰石（HA）、磷酸三钙（TCP）、双相磷酸钙（BCP）及生物活性玻璃（BAG）等。

HA以钙、磷为主要成分，其结构与天然骨具有相似性，存在良好的稳定性，且不可吸收，对保持稳定的成骨空间具有积极作用[21]。Jung等[22]对8只家兔行窦底抬高术，将HA胶原膜移植至高位窦黏膜上，1～2个月后实施种植修复，结果发现种植体周围生成骨量大，新生骨体积明显增加。Bosshardt等[23]研究表明，纳米晶体HA在鼻窦底抬高术中发挥着关键作用，可增大新骨的数量，其数值与其他异种骨或合成材料的数值无明显差距，可作为有效的骨替代材料。然而，HA难以降解，力学强度不高，在口腔修复中的应用具有一定的限制。

TCP具有较好的骨传导性及成骨性，吸收快，可促进骨愈合，但其无骨诱导性，是通过予以基质引导新骨形成，往往需要结合其他材料进行骨修复。Loin等[24]报道，β-TCP引起的鼻窦黏膜水肿程度和炎症程度与天然骨类似，是自体骨的有效替代物。Pérez-Sayáns等[25]对6只成年雄性比格犬进行研究，结果发现，TCP与Bio-Oss在牙槽骨缺损的再生方面表现出相似的特征，但TCP具有更高的新矿化组织形成率及吸收率。

BCP是不同比率的HA及TCP混合而成的物质，其安全有效、经济实惠、产量大，已在骨骼、口腔等修复中发挥关键作用。Oh等[26]对行上颌窦扩大术的患者采用牛骨及BCP进行移植，结果显示，BCP组新生骨体积分数和新骨表面密度均高于牛骨组，且具有相似的生物相容性和骨传导性。Santos等[27]认为，BCP具有骨诱导作用，能够刺激新骨和类牙骨质组织的形成，可用于治疗大面积骨缺损和牙周再生。王玉姣[28]等研究表明，BCP具有良好的支架作用，与生长因子联合使用时可促进细胞增殖分化，诱导骨组织再生。目前，BCP作为一种安全有效的生物相容性支架，可单独应用也可联合生长因子应用，已经被市场普遍认可。

BAG可在人体内产生多种化学反应，与机体的代谢功能及骨修复过程具有相关性。BAG通过分泌磷、钙、硅离子与细胞内离子结合，引导骨面生成HA，进而起到骨修复效果，已在牙齿缺损的修复中开展多年[29]。但BAG容易断裂，抗压能力较弱，需结合其他材料发挥更佳的效果。刘冰川等[30]报道，单一使用BAG无显著的修复软骨缺损作用，而将其与转化生长因子联合应用具有良好的骨修复效果，可促使受损软骨恢复正常。

2.2 组织工程材料：近年来，骨组织工程学的兴起使组织工程材料在口腔修复领域的开展逐渐增多，通过建立由细胞、活性因子、三维支架组成的复合体，移植至骨缺损区，从而得到具备一定功能的新骨，为骨量不足的患者提供一种新思路。组织工程材料主要包括骨形态发生蛋白(Bone morphogenetic protein,BMP)、血小板衍生生长因子（Platelet derived growth factor,PDGF）、富血小板纤维蛋白（Platelet rich fibrin,PRF）、浓缩生长因子（Concentrated growth factors,CGF）。

BMP是骨基质中的功能蛋白，可促使DNA重排，导致骨源性细胞分化为成骨细胞，进而加快骨生成，抑制骨质吸收[31]。刘德淮等[32]对42例骨折术后骨不连患者进行研究，结果发现，对患者应用自体骨联合BMP-2可加快骨折愈合，恢复正常骨功能。但James等[33]认为，虽然BMP-2可有效治疗骨缺损，但其可能造成炎症、严重水肿、异位成骨、骨沉降等不良事件发生。因此，临床上仍需对BMP的安全性进行深入探讨。

PDGF来源于血小板或骨骼肌细胞等，可促使血管生成，改善牙周软组织附着，且具有骨增量作用，在口腔科、颌面外科的修复治疗中受到广泛应用。Sun等[34]报道，在足踝手术中使用rhPDGF-BB的安全性及有效性与自体骨相似，且能克服自体骨存在的供区疼痛、失血过多及瘢痕形成等缺点，是一种实际可行的骨替代物。Kubota等[35]研究发现，rhPDGF-BB联合Bio-Oss对行上颌窦提升术患者具有良好的修复效果，能加快愈合进程。

PRF是包含多种生长因子及纤维蛋白的血液浓缩物，在加快组织愈合、提高成骨质量等方面发挥重要作用。Blinstein等[36]认为，PRF对软组织恢复及骨再生具有有利影响，具有易于制备、经济安全等特点。但也有学者认为，经6个月愈合期后，PRF联合β-TCP与单纯β-TCP相比，两者新生骨形成率无显著性差异，添加PRF对新骨形成和再生无有利影响[37]。因此，临床应需要大样本量及长期随访对PRF的作用效果予以证实。

CGF是通过变速离心静脉血获得的血小板浓缩物，其含有的多种生长因子可促进骨组织再生，增加成骨细胞量，减少成骨时间。同时，CGF的制作无需使用添加剂，具有便于操作、价格低廉、稳定性高等优点[38]。Lei等[39]发现，CGF在骨缺损治疗中具有显著的疗效，能刺激生长因子的持续稳定释放，促使牙周骨再生。李敏慧等[40]对30例牙龈退缩患者进行观察，结果发现CGF可有效改善牙龈退缩，促进牙龈成纤维细胞的黏附、增殖，且具有良好的美学效果。近年来，CGF受到临床的广泛研究，为多种疾病的治疗及美容整形开辟了一个新方向。

3 其他新型材料

目前，釉基质蛋白、智能性材料等新型骨移植材料在临床上获得了广泛关注。釉基质蛋白是在牙胚发育时牙釉质中含有的蛋白成分，可诱导骨质再生，加速种植体周围组织的愈合，促使牙槽骨发育，在骨缺损的修复中起到了一定作用[41]。孙晓迪等[42]建立大鼠颅骨缺损模型，发现釉基质蛋白可促进正常大鼠骨再生。Miron等[43]研究表明，釉基质蛋白作为关键的再生蛋白，能诱导牙周组织再生，促使新牙骨质生成，可为骨再生提供一种新兴的临床手段。此外，生物智能性材料是一种存在生物活性并能生物降解的修复材料，其具有科学的孔隙率，可促使成骨细胞聚集、增殖，加速新骨组织生成，并具备骨传导性、骨诱导性及成骨性[44-45]。最新研究表明，形状记忆高分子材料是一种生物智能性材料，可作为多孔性骨组织工程支架发挥作用，能修复骨缺损、促进骨再生，为骨移植提供了新的技术方法，展现出了良好前景[46]。

4 展望

近年来，骨移植材料在口腔修复中的应用已成为临床研究热点，通过对天然骨、人工合成骨、新型材料等其他材料的研究，可为口腔领域临床治疗提供参考依据。不同材料均存在各自的优点及缺点，临床上应根据骨质及患者自身情况选择最为合适的骨移植材料，从而达到理想的修复效果。随着科学技术的不断发展，如何获得效果确切、安全无创且与机体骨代谢环境相符的材料是今后的研究热点。