负载TLR4抑制剂TAK242的复合CSn涂层增强多孔钛牙根仿生种植体骨整合的动物实验研究

本研究利用数字化医疗与3D打印技术制备个性化多孔钛牙根仿生种植体（RAI），并通过负载TLR4抑制剂TAK242的壳聚糖纳米粒（CSn）复合涂层调控局部免疫微环境。实验证实CSn-TAK242涂层可显著抑制TLR4/MyD88信号通路介导的炎症反应，提升骨-种植体接触率（BIC）、骨体积分数（BV/TV）及骨小梁厚度（Tb.Th），为促进种植体骨整合提供了新策略。

　　

2 Materials and methods

2.1 Experimental animals

实验选用6只1~1.5岁健康雄性比格犬，体重（15.2±0.6）kg，由青岛博隆比格犬繁殖有限公司提供。所有动物实验均遵循青岛大学附属医院动物伦理委员会操作规程（批准号：QYFYKYLL 958311920）。

2.2 Main instruments and materials

主要材料包括Ti₆Al₄V粉末（纯度99.7%，粒径20~50μm）、壳聚糖粉末、TAK-242抑制剂、CBCT扫描系统（I-CAT）、三维建模软件（Mimics 17.0、Geomagic Studio）、金属3D打印机（MLAB R）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）及显微CT（Micro-CT）等。

2.3 Preparation and grouping of the composite coating on the 3D printed porous titanium RAIs

2.3.1 Data acquisition and modeling

通过CBCT扫描获取比格犬双侧第三、四前磨牙根（共48颗）三维数据，经软件处理后设计具有多孔结构及上端圆弧形结构的种植体模型（图1C₁-C₂）。

2.3.2 Preparation of porous titanium RAIs

采用激光熔融技术以Ti₆Al₄V粉末打印48个多孔钛RAI（图1C₃），激光斑点直径70μm，粉末层厚50μm，打印速度80cm³/h。

2.3.3 Preparation and grouping of the composite coating

通过离子交联法制备CSn及CSn-TAK242溶液，将种植体分别浸渍其中并重复三次涂覆过程。实验分为三组：未涂层对照组（Control）、CSn涂层组（CSn）及CSn-TAK242复合涂层组（CSn-TAK242）。

2.4 Characterization

通过SEM观察表面形貌，XPS分析元素组成，XRD进行物相分析（扫描范围10°~80°），FTIR检测化学结构（检测范围4000~400cm^-1）。

2.5 Animal experiment

全麻下微创拔除目标牙根后，将灭菌种植体植入对应牙槽窝，轻敲就位后测量初始稳定性系数（ISQ），并缝合实现埋入式愈合（图2）。

2.6 Radiographic observation

术后3个月取材，通过X射线、Micro-CT分析骨密度（HU值）、BV/TV、Tb.Th及BIC等参数。

2.7 RT-qPCR detection

提取种植体周围骨组织RNA，检测MyD88、TRIF、TLR2及TLR4的mRNA表达水平，以β-actin为内参。

2.8 Histomorphological analysis

树脂包埋后制备50μm硬组织切片，经Ladewig染色后观察骨组织长入孔隙情况及牙龈组织附着状态。

2.9 Statistical analysis

采用SPSS 22.0进行统计学分析，符合正态分布的数据以均数±标准差表示，多组间比较采用独立样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

3 Results

3.1 Characterization

SEM显示三组种植体表面均为300~500μm互通多孔结构（图3A），高倍镜下可见实验组涂层分布均匀致密（图3B）。XPS证实CSn组含N元素，CSn-TAK242组含Cl元素（图4A）；XRD未见额外衍射峰（图4B）；FTIR在CSn-TAK242组检测到TAK242特征峰（1054cm^-1）（图4C），证明涂层成功聚合。

3.2 Postoperative observations

48个种植体均成功植入，三组初始ISQ值无显著差异（对照组64.29±4.01，CSn组62.55±1.98，CSn-TAK242组64.59±3.28，P>0.05）。术后3个月共41个种植体留存（CSn-TAK242组14个，CSn组14个，对照组13个）。

3.3 Radiographic observation

X射线及Micro-CT显示所有种植体均与骨组织紧密整合（图5-6）。CSn-TAK242组的HU值、BIC（78.69±4.52%）、BV/TV及Tb.Th均显著高于对照组（P<0.05）（表2）。

3.4 Cytokine mRNA expression in bone tissue

CSn-TAK242组MyD88 mRNA与TRIF mRNA表达显著降低（P<0.05），而TLR2 mRNA与TLR4 mRNA表达高于对照组（图7）。

3.5 Histological slice observations

组织学切片显示三组种植体孔隙内均有骨组织长入（图8A），其中CSn-TAK242组成骨效果最优，且上端圆弧结构均与牙龈组织紧密附着（图8B）。

4 Discussion

研究通过数字化技术构建仿生多孔钛RAI，其形态与牙槽窝高度匹配，通过摩擦作用获得优异初始稳定性。孔隙结构（60%~75%孔隙率）不仅降低弹性模量避免应力屏蔽，还为骨细胞长入及体液交换提供有利环境。CSn作为天然药物载体负载TAK242后，通过抑制TLR4/MyD88通路减轻炎症反应，同时调控TRIF信号间接影响成骨代谢。实验发现抑制TLR4功能可上调TLR2/4 mRNA表达，提示Toll样受体间存在交叉对话。尽管种植体留存率有待提升，但CSn-TAK242涂层在促进骨整合方面展现出显著优势。

5 Conclusion

3D打印多孔钛RAI可实现形态与功能的统一，而CSn-TAK242复合涂层通过免疫调控进一步增强了骨整合效果，为提高种植临床成功率提供了新思路。