综述:牙种植体整合的创新:利用干细胞和涂层优化牙种植体性能

【字体: 时间:2025年08月04日 来源:Biotechnology Progress 2.5

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  这篇综述系统总结了2000-2024年间干细胞(BMSCs/PDLSCs/DFSCs)与钛(Ti)种植体表面相互作用的研究进展,重点探讨了细胞片技术(CSE)、细胞外基质(ECM)及羟基磷灰石(HA)等涂层在促进骨整合(osseointegration)和牙周组织再生中的作用,为下一代种植体(NGIs)开发提供了理论依据。

  

1 引言

全球每年约植入1000-1500万颗牙种植体,钛(Ti)及其合金因生物相容性成为主流材料。但种植体表面生物惰性可能导致骨整合不足、感染等问题。过去二十年,研究者通过表面功能化(如粗糙化、纳米结构)和干细胞技术(如骨髓间充质干细胞BMSCs、牙周韧带干细胞PDLSCs)试图突破这些限制。

2 干细胞与钛种植体的协同效应

2.1 牙周韧带干细胞(PDLSCs)

PDLSCs具有多向分化潜能,可形成牙骨质、骨和纤维组织。早期研究将犬PDL细胞培养于钛钉表面,3个月后观察到垂直插入的胶原纤维和类牙骨质组织。后续实验通过细胞片技术,在钛表面成功构建了具有力学响应的类牙周组织,其中羟基磷灰石(HA)涂层联合铂处理可促进功能性纤维排列。

2.2 骨髓间充质干细胞(BMSCs)

BMSCs通过机械刺激(如流体剪切力FSS)分化为成骨细胞。大鼠实验中,BMSCs来源的ECM片包裹喷砂酸蚀(SLA)种植体后,骨接触率显著提升。山羊模型显示,BMSCs与聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)支架结合可形成牙周韧带样组织。

2.3 牙囊干细胞(DFSCs)

DFSCs源自阻生牙的牙囊组织,在无外源因子条件下仍倾向成骨分化。小鼠实验中,HA涂层种植体联合胚胎DFSCs成功再生了具有神经反应的牙周复合结构。

3 涂层技术的突破

3.1 有机涂层

聚己内酯(PCL)/壳聚糖复合涂层可负载抗生素(如环丙沙星),通过静电作用抑制金黄色葡萄球菌(S. aureus)。聚乙二醇样(PEG-like)抗污涂层则通过等离子聚合减少细菌黏附。

3.2 生物活性矿物涂层

溶胶-凝胶法制备的硅-壳聚糖杂化涂层能可控释放硅离子,促进骨形成。而掺锶(Sr)的二氧化钛微孔涂层兼具抗菌和促骨粘连双重功能。

3.3 生长因子与肽涂层

重组骨形态发生蛋白(rhBMP-2)和血管内皮生长因子(VEGF)涂层可加速骨矿化。浓缩生长因子(CGF)虽未显著减少边缘骨吸收,但能提升骨密度。

4 挑战与展望

当前限制包括干细胞获取成本高、老化微环境影响分化效率,以及涂层长期稳定性不足。未来需优化表面功能化策略(如石墨烯改性),并通过跨学科合作推动临床转化。

(注:全文严格依据原文数据,未添加非文献支持结论)

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