β- 磷酸三钙(β-TCP)联合富白细胞血小板纤维蛋白(L-PRF)与新型生物可降解聚氨酯复合材料在兔胫骨临界骨缺损引导骨再生中的较量:一项开拓性的组织学探索

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Annals of Anatomy - Anatomischer Anzeiger 2

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  在种植牙领域,骨量不足是一大难题。研究人员开展了 β-TCP 单独使用、联合 L-PRF 及新型实验性骨水泥(EBC)修复兔胫骨临界骨缺损的研究。结果显示 β-TCP 在两个愈合时间点均能促骨形成,L-PRF 早期有协同作用,EBC 效果欠佳。该研究为骨再生材料选择提供参考。

  在口腔医学领域,种植牙技术为众多缺牙患者带来了希望,然而骨量不足却成了这一技术推广路上的 “拦路虎”。骨量不足可能源于萎缩、创伤、感染、肿瘤切除、先天性疾病以及像骨坏死、牙周炎这类退行性疾病。面对这一困境,医生们不断探索各种方法来补偿骨损失,其中引导骨再生(GBR)技术脱颖而出,成为硬组织重建的常用外科手段。
GBR 技术的原理就像为骨组织的修复搭建了一个 “专属空间”,通过使用屏障膜阻止成纤维细胞和结缔组织细胞进入骨缺损区域,让相对生长较慢的成骨细胞能够在这片 “净土” 上安心生长和分化,从而实现骨再生。随着研究的深入,各种各样的材料被应用于 GBR 技术中,包括自体骨、血小板浓缩物、同种异体骨、异种骨和人工合成生物材料等。

自体骨移植一直被视为骨再生的 “金标准”,它就像为身体提供了 “原装” 的修复材料,有着极高的移植存活率和成功率。但获取自体骨并不容易,存在取材困难、数量有限、受区吸收、术后并发症以及需要二次手术等问题,这使得它的广泛应用受到了限制。

人工合成生物材料近年来越来越受到关注,其中 β- 磷酸三钙(β-TCP)凭借其与骨矿物质相似的 Ca:P 比(1.5)、良好的骨传导性、无毒且可完全吸收的特性,在 GBR 实验中展现出了不错的骨再生效果。富白细胞血小板纤维蛋白(L-PRF)则是从血液中通过离心分离得到的自体血小板浓缩物,它的制备简单、操作方便,还能形成包含白细胞、血小板、生长因子和细胞因子的强大纤维蛋白网络,在骨再生领域也备受期待。不过,单独使用 L-PRF 或与其他骨移植材料联合使用时,其效果在动物研究中却存在争议。

合成聚合物同样在骨再生研究中崭露头角,比如聚己内酯(PCL)和聚乳酸(PLA),它们具有良好的生物相容性和可降解性,但也各自存在一些问题,像 PCL 降解速度慢,PLA 降解会产生酸性副产物。为了取长补短,研究人员尝试将它们制成共聚物,用于骨组织工程研究中的支架材料。

尽管上述材料在骨再生研究中都取得了一定进展,但将人工合成骨移植材料单独使用、与自体血小板浓缩物联合使用以及与合成聚合物进行比较的研究却鲜见报道。此外,一种含有甲基丙烯酸酯功能化磷酸钙的复合骨水泥在骨再生中的应用也有待探索。

为了填补这些研究空白,来自罗马尼亚 Cantacuzino 国家医学军事研究与发展研究所、罗马尼亚卡罗尔?戴维拉医药大学等机构的研究人员开展了一项具有开拓性的研究。他们的研究成果发表在《Annals of Anatomy - Anatomischer Anzeiger》杂志上。

研究人员选用了两只成年新西兰白兔,在每只兔子的胫骨上制造了三个直径 5mm 的标准化骨缺损。这些骨缺损可不简单,它们被定义为临界骨缺损,即如果不进行干预,在动物的生命周期内或实验期间都无法自行愈合。研究人员将不同的材料填充到这些骨缺损中,分别是单独的 β-TCP(作为对照组)、β-TCP 联合 L-PRF 以及一种新型的实验性骨水泥(EBC),EBC 是一种可注射的生物可降解聚氨酯复合材料。

在实验过程中,研究人员严格遵循伦理规范,实验方案经过了相关伦理委员会的批准,动物的饲养和护理也符合国际标准。他们通过一系列严谨的实验步骤,对不同时间点的骨组织愈合情况进行了详细的观察和分析。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先是手术造模技术,在兔胫骨上精确制造临界骨缺损,并植入不同的生物材料;然后是组织处理技术,在实验的第 25 天和 70 天,分别处死兔子,取出胫骨样本,经过固定、脱钙、石蜡包埋等处理;最后是染色观察技术,将处理后的样本制成 7μm 厚的切片,用 AZAN 染色,通过显微镜观察并拍照分析骨组织的愈合情况。

下面来看看具体的研究结果:

  • β-TCP 组(对照组):在 25 天时,骨缺损边缘清晰可见,骨形成主要集中在缺损的周边和下部,中间部分骨组织较为稀疏,还能看到残留的移植颗粒。到了 70 天,骨缺损与周围正常骨组织的界限几乎消失,整个缺损区域出现了大量成熟致密的骨组织,骨形成甚至超过了原来皮质骨的上限,而且剩余的 β-TCP 移植颗粒明显减少。
  • β-TCP + L-PRF 组(实验组):25 天时,骨缺损周边可以辨别,整个骨缺损被大量相互连接的骨组织薄片填充,新形成的骨组织似乎突破了原来皮质骨的上限并侵入了髓腔。但到了 70 天,虽然能看到一些成熟的骨组织,但整体骨形成尤其是在骨缺损中央部分较为有限,骨的连续性也没有恢复,还存在大量的残留移植颗粒。
  • EBC 组(实验组):25 天时,EBC 材料稳定,没有引起坏死或异物反应,但出现了收缩,导致与骨缺损边缘之间形成了间隙。在材料的上下边界附近有大量成骨细胞附着,也有少量骨形成。70 天时,EBC 仍然存在,骨缺损边缘清晰,材料几乎没有被吸收,也没有被骨细胞穿透,但在材料与骨组织之间的间隙周围有一些骨形成。

从这些结果可以看出,在所有测试的生物材料中,β-TCP 在促进骨再生方面表现出了良好的能力。在愈合早期(25 天),它能形成交织着编织骨的大量结缔组织;到了 70 天,则呈现出成熟的骨形成,且剩余的移植颗粒最少。β-TCP 联合 L-PRF 在愈合早期确实对骨再生有促进作用,相比对照组,能形成更广泛的结缔组织和更大面积的编织骨。然而,到了后期(70 天),这种优势逐渐消失,骨皮质的连续性未能恢复,还残留了大量颗粒。而新型的 EBC 材料在骨再生方面的效果不如 β-TCP,无论是单独使用还是与 L-PRF 联合使用,它的吸收速度极慢,成骨细胞活性较低,整体生物活性潜力在两个时间点都较低。不过,EBC 没有引发炎症或异物反应,其在骨传导和骨诱导方面的特性还需要未来进一步研究。

这项研究的意义重大,它首次对 β-TCP 单独使用、联合 L-PRF 以及新型生物可降解聚氨酯复合材料在兔胫骨临界骨缺损修复中的效果进行了比较,为骨再生领域提供了宝贵的参考依据。虽然研究存在样本量小等局限性,但为后续更深入的研究奠定了坚实基础,有助于推动骨再生材料的发展,为解决临床骨量不足问题带来新的希望。

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