基于中红外光谱的牙龈沟液与种植体周沟液生化成分对比分析:一项半口研究

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Clinical Oral Investigations 3.1

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  牙龈沟液(GCF)和种植体周沟液(PICF)的生化差异尚不明确。本研究采用半口设计,通过中红外(MIR)光谱和化学计量学模型分析 12 名参与者的样本。结果显示两者无显著差异,但 PICF 在特定光谱区域有细微脂质和碳水化合物相关差异,为 PICF 的诊断应用提供了依据。

  
口腔健康的精准诊断依赖于生物流体的深入分析。牙龈沟液(GCF)作为血清衍生液,能反映牙周组织的动态变化,其成分在健康与炎症状态下差异显著,是监测口腔及全身疾病的重要窗口。而种植体周沟液(PICF)虽与 GCF 功能相似,但其生化特征是否受种植体结构(如缺乏牙周膜、血管化程度低)影响,能否作为替代生物标志物用于临床诊断,一直是领域内的未解之谜。现有研究表明,傅里叶变换红外(FTIR)光谱可快速解析生物流体的分子组成,但健康状态下 GCF 与 PICF 的光谱对比研究尚属空白。

为填补这一知识缺口,葡萄牙波尔图大学牙医学院(Faculty of Dental Medicine, University of Porto)的研究团队开展了一项半口对照研究,旨在通过中红外(MIR)光谱技术,对比健康状态下 GCF 与 PICF 的生化组成差异。该研究成果发表于《Clinical Oral Investigations》,为种植体周组织的生物标志物研究奠定了关键基础。

研究采用严格的纳入排除标准,从 46 名受试者中筛选出 12 名符合条件者(无牙周 / 种植体周病史、无全身疾病、定期维护治疗),在其对侧象限分别采集天然牙(下颌后牙)的 GCF 和种植体(NobelParallel Conical Connection)的 PICF 样本。样本经 Periopaper? 条收集后,利用配备衰减全反射(ATR)附件的 PerkinElmer Spectrum BX FTIR 光谱仪,在 4000-600 cm-1范围内采集光谱数据,并通过主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、k 近邻算法(k-NN)和支持向量机判别分析(SVM-DA)等化学计量学模型进行数据分析。

研究结果


光谱特征与化学计量学分析


原始光谱显示,GCF 与 PICF 均检测到蛋白质(酰胺 I/II 带)、脂质(CH2/CH3拉伸振动)、核酸(PO2-基团)等成分的特征峰。PCA 分析未发现两组样本的明显聚类,总方差解释率达 98.05%,表明光谱轮廓高度相似。PLS-DA 模型的校准、交叉验证和验证集预测准确率分别为 62.5%、37.5% 和 50%,k-NN(k=3)和 SVM-DA 模型的验证准确率均为 50%,提示传统分类模型难以有效区分两者。

细微生化差异


尽管整体相似,PICF 在光谱区域 R1(3982-2652 cm-1)和 R4(1180-922 cm-1)的吸光度略高,对应脂质含量增加及碳水化合物相关糖苷键的存在。这可能与种植体周组织血管化程度低、代谢产物清除效率差,以及种植体表面对免疫细胞和微生物群落的潜在影响有关。

结论与讨论


研究证实,健康状态下 GCF 与 PICF 的生化组成无显著差异,支持 “种植体相关因素对 PICF 成分影响可忽略” 的假设。这一发现拓展了 PICF 的临床应用价值 —— 其可作为 GCF 的替代生物流体,用于口腔及全身健康标志物的监测,尤其适用于种植体患者的疾病诊断。

值得注意的是,PICF 中脂质和碳水化合物的细微变化提示,种植体周微环境可能通过降低血管通透性、改变微生物定植模式或引发轻度免疫反应(如钛离子释放的潜在影响),导致局部代谢产物蓄积。尽管这些差异未达到统计学显著水平,但其生物学意义仍需在炎症状态(如种植体周炎)中进一步验证。

该研究首次通过 MIR 光谱建立了健康状态下 GCF 与 PICF 的基线特征,为后续病理状态的对比研究提供了重要参考。未来研究可聚焦于炎症条件下两者的差异,结合蛋白质组学等技术,深入解析种植体周组织的分子调控机制,推动 PICF 在精准医疗中的应用。

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