可注射型富血小板纤维蛋白在创面修复治疗中的应用研究进展
2023-12-10张颖陈华
张颖 陈华
[摘要]近年来,已经开发出不同的自体血小板浓缩物,例如富血小板血浆(Platelet-rich plasma,PRP))和富血小板纤维蛋白(Platelet-rich fibrin,PRF)。注射型富血小板纤维蛋白(Injectable platelet-rich fibrin,i-PRF)作为PRF衍生物中唯一以液体形式获得的产物,不仅保留了PRF在创面治疗中的独特优势(如:持续释放生长因子,促进新生血管生成,细胞迁移、增殖和分化),低速离心后更是显著增加了白细胞和血小板数量以及生长因子浓度。同时还可以达到最大化注射,并能够与其他生物材料联用,因此在创面修复领域受到广泛关注。本文就i-PRF在创面修复治疗中的应用现状进行综述。
[关键词]注射型富血小板纤维蛋白;创面修复;富血小板血浆;富血小板纤维蛋白
[中图分类号]R641 [文献标志码]A [文章编号]1008-6455(2023)11-0202-03
Research Progress of Injectable Platelet-rich Fibrin in Wound Repair
ZHANG Ying,CHEN Hua
(Department of Plastic and Cosmetic Surgery,the First Hospital of Inner Mongolia Medical University,Hohhot 010050,Inner Mongolia,China)
Abstract: In recent years, different autologous platelet concentration techniques have been developed, such as platelet-rich plasma (PRP) and platelet-rich fibrin (PRF).As the only liquid product of PRF derivatives, injectable platelet-rich fibrin (i-PRF) not only retains the unique advantages of PRF in wound treatment (such as continuous release of growth factors, promoting neovascularization, cell migration, proliferation and differentiation), but also significantly increases the number of white blood cells and platelets and the concentration of growth factors after low-speed centrifugation.At the same time, it can achieve maximum injection and can be used in conjunction with other biomaterials, so it has attracted wide attention in the field of wound repair.This article reviews the application of i-PRF in wound repair.
Key words: injectable platelet-rich fibrin; wound repair; platelet-rich plasma; platelet-rich fibrin
创面修复是一个动态而复杂的过程,涉及生长因子、细胞因子、趋化因子和各种细胞之间的多种协调,相互作用[1]。修复过程中的任何失败都可能导致慢性伤口或瘢痕的形成。事实上,随着现代文明和经济的发展,人们的注意力正在从伤口是否会愈合或愈合过程需要多长时间转移到伤口愈合对身体机能和人的容貌的影响上来。常规伤口治疗通常包括选择合适的敷料以维持良好的伤口愈合环境、控制感染、清创组织等方法,并且近年来,临床上也已开发了许多用于局部伤口的临床药物,然而,大多数药物似乎只是具有药理作用的简单活性成分,并可能对身体产生某些副作用[2]。因此临床上需要疗效更好、副作用更少的伤口修复产品。
i-PRF作为PRF的液体制剂,不含PRP中的任何抗凝剂或PRF中的纤维蛋白基质[3]。液体形式的存在使得它可以很容易地被注入并填充不规则的吸收腔和传统治疗方式难以进入的区域。同时,由于其含有大量的血小板和白细胞,与其他血小板浓缩物相比,它具有针对细菌脂多糖的抗菌效力,可以发挥更强的抗菌和抗生物膜活性[4],从而在创面愈合过程中发挥重要作用。鉴于其良好的生物学特性和在创面修复领域的应用前景,本文就i-PRF在创面修复治疗中的应用现状做一综述。
1 i-PRF的衍生过程
血小板浓缩物于20世纪80年代初被Coccheri等首先提出,富血小板血浆(PRP)是第一代血小板浓缩物。由于PRP制备过程中加入的抗凝剂能够抑制组织再生,因此限制了其在临床上的应用[5]。2000年,由法国Choukroun教授等首先研制出PRF,作为第二代血小板浓缩制品主要成分为血小板、纤维蛋白及白细胞,且不含抗凝剂[6]。2014年,Ghanaati等研制出了APRF,与传统的PRF相比,含有更高水平的血小板和血小板源性生長因子。但因其具有疏松的三维结构,生物相容性较差,临床应用受到限制[7]。2015年,Mour?o等提出了注射型富血小板纤维蛋白这一概念。研究建议使用普通塑料管以3 300 rpm的速度将新鲜血液离心2 min,i-PRF可通过该塑料管从管顶部吸出[8]。2017年,Choukroun和Miron等提出了制备i-PRF的低速离心概念。低速离心理论认为,使用普通塑料管将新鲜血液以700 rpm离心3 min来制备i-PRF,其原理是较慢的离心速度或较小的离心力会减少细胞的沉降率,从而形成具有更多血小板和白细胞的浓缩物,这意味着各种生长因子的释放增加以及胶原蛋白1 mRNA水平的增加[9-10]。
2 i-PRF在创面修复治疗中的应用现状
2.1 体外研究:关于i-PRF的再生潜力,Hugo HA等[11]在一项对比i-PRF和外周血中血细胞含量,I型胶原蛋白表达、生长因子释放情况及形态学结构的体外研究中发现。i-PRF組含有更高浓度的血小板和白细胞,并检测到i-PRF中VEGF和PDGF大量释放。免疫组化结果显示与外周血相比,i-PRF组检测到更高的TGF-β、IL-10和骨钙素,RT-PCR结果显示i-PRF中含有更高的I型胶原蛋白的表达。扫描电镜显示i-PRF具有致密的纤维蛋白三维网状支架结构,并使得血小板和白细胞均匀分布其中。且支架结构在孵育7 d时仍可保持完整,而外周血在第7天时,已经出现了溶血迹象。此外,纤维蛋白不仅可以充当伤口愈合的支架,使细胞在组织愈合部位黏附聚集,还可以作为控释系统中生长因子的载体,在创面愈合过程中维持生物活性[12]。研究最终证实,i-PRF在促进创面愈合过程中能够发挥积极作用,并且在再生领域具有巨大潜力。同样,Wang X等[13]在一项比较i-PRF和PRP对皮肤成纤维细胞再生潜力影响的研究中也发现,相比PRP,i-PRF可以更显著地刺激人皮肤成纤维细胞的迁移和增殖,增加生长因子和细胞外基质分子的细胞mRNA水平,并进一步改善胶原蛋白的合成。这说明i-PRF相比于其他血小板浓缩物具有更高的生物活性以及更强的再生潜力。
关于i-PRF的体外抗菌效果和抗生物膜活性,Kour P等[14]在评估i-PRF对牙龈卟啉单胞菌和伴放线杆菌的体外抗菌功效时,观察到相比于PRF和PRP,i-PRF表现出的抗菌活性最高。Azade A等[15]在一项评估含有三种抗生素混合物的i-PRF支架对奈氏放线菌(A.naeslundi)和粪肠球菌(E.faecalis)生物膜的抗菌性能的研究中发现,相比于单独应用三种抗生素混合物,研究者开发的新型抗生素洗脱i-PRF支架显著减少细菌总量和活细菌的数量。并进一步强调了新型支架抗双物种生物膜(粪大肠杆菌和奈瑟菌)的潜力。Sharmila SAT等[16]在评估i-PRF对葡萄球菌的体外抗菌和抗生物膜作用的研究中发现i-PRF对弱、中和强生物膜产生葡萄球菌菌株都能表现出广谱活性,并显著减少生物膜的数量。并进一步推断i-PRF可以作为抗微生物肽和潜在的生物活性剂来预防创面感染。体外研究表明,i-PRF具有优异的体外抗菌效果和广泛的抗生物膜活性。
2.2 动物实验:刘小嘉等[17]通过将i-PRF用于治疗大鼠深Ⅱ度烧伤创面,最终证实i-PRF可在一段时间内增加创面VEGF的含量,促进肉芽组织生成,降低创面炎症反应。提高愈合质量。Zhang J等[18]将12只成年Wistar大鼠随机分为对照组和i-PRF组,将一只大鼠的双侧腓肠肌分别制成5 mm深的切口,取出10 mm×5 mm×5 mm的肌肉组织而不出血。立即将i-PRF加入合适大小的明胶海绵中,使其转化为凝胶状态,向一只大鼠的左右肌肉缺损模型中分别植入明胶海绵、金黄色葡萄球菌(GS+SA)和明胶海绵,金黄色葡萄球菌和i-PRF(GS+SA+i-PRF)。术后3 d时分别予以苏木精和伊红染色,进行组织学观察,发现i-PRF组中炎性细胞浸润较少,添加i-PRF显著降低了局部先天免疫细胞的数量,并证实了i-PRF的抗炎作用,有利于创面愈合。Amira AM等[19]在探讨i-PRF和褪黑激素对糖尿病大鼠颌下腺伤口愈合影响的一项研究中。将大鼠随机分为三组,糖尿病诱导成功后,在大鼠的颌下腺中制造标准的手术缺损,28 d后取局部组织进行组织学和生物化学分析。相比于褪黑激素,i-PRF组创面显著减小,表现出更强的再生能力,并形成了大量的血管、腺泡和导管。除此之外,与褪黑激素组相比,i-PRF组VEGF表达显著增加。最终推断i-PRF是改善糖尿病大鼠颌下腺伤口愈合的候选药物。这说明i-PRF能够通过调节炎症和刺激趋化的免疫过程,从而促进创面的愈合。
2.3 临床研究:Xue X等[20]在一项评估i-PRF联合封闭式负压引流(VSD)技术对慢性难愈性创面炎症反应和瘢痕形成的影响的研究中发现,相比单独应用VSD,使用i-PRF/VSD可以明显缩短创面愈合时间、住院时间,显著降低患者的WBC计数、CRP和IL-6水平。减轻炎症反应并改善瘢痕形成,并推断这是因为i-PRF联合VSD促进了外周血液循环和细胞生长和代谢,有利于减少感染的发生,从而促进慢性难愈性创面的愈合。同样,陈道才等[21]在一项利用i-PRF/VSD治疗慢性难愈性创面的研究中,通过观察患者创面细菌培养结果、炎症指标、记录肉芽生长情况、创面愈合时间等,证实i-PRF联合VSD治疗慢性创面相比于单纯应用VSD技术可以更加有效地控制创面感染,减轻患者疼痛,加速创面愈合,有一定的临床推广价值。
Shashank B等[22]将i-PRF应用于胸造口术后难治性深创面,治疗前伤口有大量恶臭性分泌物,深约5 cm,大小约5 cm×5 cm。伤口局部使用i-PRF,7 d后局部渗出物明显减少,经过3次治疗,伤口完全愈合。Mehmet M等[23]为了探讨i-PRF对游离龈移植术后腭部伤口愈合的影响,在试验的第3、7、14天和第1个月通过H2O2试验,VAS、MSS和LTH指数评估伤口愈合情况,在第3、7天评估出血状态,在第1个月和第3个月通过基线测量方法测量腭组织厚度。最终证实,i-PRF可以显著增强伤口上皮化程度,加速创面愈合,有良好的止血效果,减轻患者疼痛,提高患者生活质量。这表明,当i-PRF单独应用于创面时,对创面愈合起到了积极作用。
2019年,Bennardo F等[24]将i-PRF用于治疗继发于药物相关颌骨坏死(MRONJ)的面部皮肤窦道。共治疗了8例诊断为MRONJ和面部窦道的患者,从手术治疗当天开始,每周在瘘管周围注射1 ml i-PRF,经过4次治疗,4周后7例患者显示瘘管完全愈合。研究结果表明,i-PRF可以促进皮肤黏膜软组织的愈合,减轻疼痛,改善患者的生活质量,以非手术的方式达到美学效果。2020年,一项关于使用改良型富血小板的纤维蛋白(A-PRF)和i-PRF在治疗继发MRONJ的面部皮肤窦道的5年随访病例报告中显示[25],使用APRF膜和i-PRF治疗继发于MRONJ的皮肤窦道,可以减少局部感染,减轻患者的疼痛。并且使用i-PRF可以加速皮肤窦道的愈合,随访5年内没有复发。这说明,当i-PRF与其他生物活性物质联合应用时,可以更好地促进创面修复,提高患者的生活质量。
3 小結和展望
从第一代血小板浓缩物(PRP)问世至今,人们通过不断改进制备方式和方法,促进了血小板浓缩物的更新换代,使其物理特性和生物学性能被更好地表现出来。现如今,血小板浓缩物已经成熟地应用于医学的各个领域中[26],通过将自体来源的高浓度的血小板和生长因子直接作用于组织,从而发挥促进细胞的迁移和分化及新生血管的生成等生物学效应,进而促进创面的修复。
就目前血小板浓缩物的研究现状而言,i-PRF作为第二代血小板浓缩物,相比PRP的明显优势在于它是完全自体的,不含任何外部添加剂,并且具有优越的生物活性(如具有更高的生长因子含量和释放)[27]。与其他类型的PRF衍生物相比,它是液体形式,可以很容易地被注入并填充不规则的吸收腔和传统治疗方式难以进入的区域;经过低速离心后还可显著增加再生细胞、白细胞和血小板数量以及生长因子浓度[10]。总而言之,i-PRF可以更好地发挥浓缩血小板的有效性,以及它允许包含各种生物材料的通用性。
如何更好地发挥上述的生物学效应,延长作用时间仍是该领域研究的热点。然而,在积极开展i-PRF应用于创面修复治疗研究的同时,仍需进一步明确i-PRF中各种生长因子发挥作用的分子机制,从而达到更好的组织修复效果。同时,进一步的研究还可以深入了解速度、时间和离心角度的变化对i-PRF的组成和生物活性的影响。
总而言之,i-PRF作为一种多功能生长因子释放生物材料,在创面修复领域具有广泛的应用潜力。相信在不久的将来,通过对i-PRF促进创面修复帮助组织再生领域潜力的不断挖掘,i-PRF将展现出更为广阔的应用前景。
[参考文献]
[1]陆树良.把握创面修复的规律和特征促进创面愈合[J].中华烧伤杂志,2021,37(5):401-403.
[2]Wan X,Chen Y,Geng F,et al.Narrative review of the mechanism of natural products and scar formation in wound repair[J].Ann Transl Med,2022,10(4):236.
[3]Miron R J,Fujioka-Kobayashi M,Hernandez M,et al.Injectable platelet rich fibrin (i-PRF): opportunities in regenerative dentistry?[J].Clin Oral Investig,2017,21(8):2619-2627.
[4]Karde P A,Sethi K S,Mahale S A,et al.Comparative evaluation of platelet count and antimicrobial efficacy of injectable platelet-rich fibrin with other platelet concentrates: An in vitro study[J].J Indian Soc Periodontol,2017,21(2):97-101.
[5]Coccheri S,Mannucci P M,Palareti G,et al.Significance of plasma fibrinopeptide A and high molecular weight fibrinogen in patients with liver cirrhosis[J].Br J Haematol,1982,52(3):503-509.
[6]Choukroun J,Adda F,Schoeffler C,et al.Uneopportunite ? enparo-implantologie: Le PRF[J].Implantodontie,2001,42(55):e62.
[7]Ghanaati S,Booms P,Orlowska A,et al.Advanced platelet-rich fibrin: a new concept for cell-based tissue engineering by means of inflammatory cells[J].J Oral Implantol,2014,40(6):679-689.
[8]Mourao C F,Valiense H,Melo E R,et al.Obtention of injectable platelets rich-fibrin (i-PRF) and its polymerization with bone graft: technical note[J].Rev Col Bras Cir,2015,42(6):421-423.
[9]Fujioka-Kobayashi M,Miron R J,Hernandez M,et al.Optimized platelet-rich fibrin with the low-speed concept: growth factor release, biocompatibility, and cellular response[J].J Periodontol,2017,88(1):112-121.
[10]Choukroun J,Ghanaati S.Reduction of relative centrifugation force within injectable platelet-rich-fibrin (PRF) concentrates advances patients' own inflammatory cells, platelets and growth factors: the first introduction to the low speed centrifugation concept[J].Eur J Trauma Emerg Surg,2018,44(1):87-95.
[11]Varela H A,Souza J,Nascimento R M,et al.Injectable platelet rich fibrin: cell content, morphological, and protein characterization[J].Clin Oral Investig,2019,23(3):1309-1318.
[12]Ruhoff AM,Hong JK,Gao L,et al.Biomaterial wettability affects fibrin clot structure and fibrinolysis[J].Adv Healthc Mater,2021,10(20):e2100988.
[13]Wang X,Yang Y,Zhang Y,et al.Fluid platelet-rich fibrin stimulates greater dermal skin fibroblast cell migration, proliferation, and collagen synthesis when compared to platelet-rich plasma[J].J Cosmet Dermatol,2019,18(6):2004-2010.
[14]Kour P,Pudakalkatti P S,Vas A M,et al.Comparative evaluation of antimicrobial efficacy of platelet-rich plasma,platelet-rich fibrin, and injectable platelet-rich fibrin on the standard strains of porphyromonas gingivalis and aggregatibacter actinomycetemcomitans[J].Contemp Clin Dent,2018,9(Suppl 2):S325-S330.
[15]Rafiee A,Memarpour M,Najibi Y,et al.Antimicrobial efficacy of a novel antibiotic-eluting injectable platelet-rich fibrin scaffold against a dual-species biofilm in an infected immature root canal model[J].Biomed Res Int,2020,2020:6623830.
[16]Jasmine S A T,Janarthanan K,et al.Antimicrobial and antibiofilm potential of injectable platelet rich fibrin-a second-generation platelet concentrate-against biofilm producing oral staphylococcus isolates[J].Saudi J Biol Sci,2020,27(1):41-46.
[17]劉小嘉.可注射浓缩血小板纤维蛋白对大鼠烧伤创面愈合的影响[D].南充:川北医学院,2020.
[18]Zhang J,Yin C,Zhao Q,et al.Anti-inflammation effects of injectable platelet-rich fibrin via macrophages and dendritic cells[J].J Biomed Mater Res,2020,108(1):61-68.
[19]Elsherbini A M,Ezzat S K.Effect of melatonin versus injectable platelet rich fibrin on critical wound healing in submandibular salivary glands of diabetic rats[J].J Oral Biol Craniofac Res,2020,10(4):592-596.
[20]Xue X,Bian Y,Yang M,et al.Evaluation of injectable platelet-rich fibrin produced by a simple twice-centrifugation method combined with vacuum sealing drainage technology in the treatment of chronic refractory wounds[J].Front Bioeng Biotechnol,2022,10:979834.
[21]陈道才,谢娟,李红红,等.可注射型富血小板纤维蛋白联合封闭式负压引流技术治疗慢性难愈性创面的应用研究[J].安徽医科大学学报,2021,56(10):1622-1626.
[22]Shashank B,Bhushan M.Injectable platelet-rich fibrin (PRF): the newest biomaterial and its use in various dermatological conditions in our practice: A case series[J].J Cosmet Dermatol,2021,20(5):1421-1426.
[23]Kiziltoprak M,Uslu M O.Comparison of the effects of injectable platelet-rich fibrin and autologous fibrin glue applications on palatal wound healing: a randomized controlled clinical trial[J].Clin Oral Investig,2020,24(12):4549-4561.
[24]Bennardo F,Bennardo L,Del D E,et al.Autologous platelet-rich fibrin injections in the management of facial cutaneous sinus tracts secondary to medication-related osteonecrosis of the jaw[J].Dermatol Ther,2020,33(3):e13334.
[25]Giudice A,Antonelli A,Muraca D,et al.Usefulness of advanced-platelet rich fibrin (A-PRF) and injectable-platelet rich fibrin (i-PRF) in the management of a massive medication-related osteonecrosis of the jaw (MRONJ): A 5-years follow-up case report[J].Indian J Dent Res,2020,31(5):813-818.
[26]Rheins LA,Wootten S,Begovac L.The growing role for platelet rich plasma in cosmetic dermatology[M].John Wiley & Sons Ltd.,2022:561-568.
[27]Thanasrisuebwong P,Surarit R,Bencharit S,et al.Influence of fractionation methods on physical and biological properties of injectable platelet-rich fibrin: An exploratory study[J].Int J Mol Sci,2019,20(7):1657.
[收稿日期]2023-01-04
本文引用格式:張颖,陈华.可注射型富血小板纤维蛋白在创面修复治疗中的应用研究进展[J].中国美容医学,2023,32(11):202-205.