《Journal of Functional Biomaterials》：Histomorphometric Evaluation of Non-Thermal Plasma-Treated Xenogenic Bone Graft for Enhanced Bone Regeneration in a Rabbit Calvarial Defect Model
编辑推荐：
在口腔种植治疗中，异种骨移植材料（xenografts）是临床上最常用以弥补患者骨量不足的材料。然而，异种骨移植存在成骨诱导能力（osteoinductive capacity）低、愈合时间长等局限性。本研究旨在确定非热等离子体（non-thermal pla
在口腔种植治疗中，异种骨移植材料（xenografts）是临床上最常用以弥补患者骨量不足的材料。然而，异种骨移植存在成骨诱导能力（osteoinductive capacity）低、愈合时间长等局限性。本研究旨在确定非热等离子体（non-thermal plasma）处理是否可增强牛松质骨移植材料（SANTA-OSS?）在兔颅骨缺损模型中的再生性能。24只成年雄性新西兰白兔建立双侧8 mm临界尺寸颅骨缺损，一侧填充未处理的SANTA-OSS（对照组），对侧填充经ACTILINK? Reborn设备等离子体处理的SANTA-OSS（实验组）。动物于2、4、8周处死（每组n=8）进行组织形态计量学分析。实验组的新骨面积在三个时间点（2、4、8周分别为14.12 ± 0.69%、18.93 ± 0.68%、32.72 ± 0.61%）均显著高于对照组（p < 0.05）。此外，实验组表现出加速的移植材料吸收、更大的骨髓面积、更多的血管面积以及更多的抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）阳性破骨细胞（p < 0.05）。在本研究的局限性范围内，非热等离子体处理显著促进了新骨形成和移植材料的有利重塑，同时加速移植材料吸收、增加骨髓面积并改善血管化。这些发现表明，简单的椅旁等离子体激活可改善异种骨移植材料的再生性能。
本研究发表于《Journal of Functional Biomaterials》，聚焦于非热常压等离子体处理对牛松质骨异种移植材料骨再生性能的增强作用。
研究背景与问题：口腔种植修复已成为牙列缺损的标准治疗手段，然而牙周病、炎症或牙槽骨萎缩等因素导致的牙槽骨缺损常使骨宽度或高度无法满足种植体植入要求，此时需借助骨移植材料进行牙槽骨增量。骨再生机制包括骨发生（osteogenesis）、骨诱导（osteoinduction）和骨传导（osteoconduction）三类。自体骨移植虽兼具三种机制且生物相容性佳，但存在供区额外创伤、取材量受限及术后疼痛等缺点。异种骨移植材料因来源广泛、无需额外手术且结构稳定性好，成为临床最常用骨替代材料，其中以牛松质骨异种移植材料应用最广。但此类材料固有局限性显著：成骨诱导能力低下、潜在免疫反应风险以及完全由新骨替代所需的长周期。传统异种骨在口腔环境中还面临唾液及口腔微生物群的持续挑战，可能影响其整合效果。为克服上述瓶颈，多种表面改性技术被研发以提升移植材料的生物学性能，非热常压等离子体处理即为近年备受关注的新技术。该技术通过高电压激发O?、Ar、N?等气体产生活性氧/活性氮物种，可有效清除材料表面有机污染物、恢复超亲水性，进而促进纤连蛋白（fibronectin）等蛋白吸附与细胞黏附增殖。尽管等离子体处理在种植体表面的应用已有较多研究，其用于异种骨移植材料的综合组织形态学评估仍属空白。基于此，研究人员开展了本项研究，旨在系统评价等离子体处理牛松质骨移植材料对成骨、移植材料吸收、骨髓形成及血管化的影响。
关键技术方法：本研究采用24只成年雄性新西兰白兔（体重2.8–3.2 kg），建立双侧8 mm临界尺寸颅骨贯通性缺损模型，采用随机化对照设计，一侧缺损填充0.5 mL未处理SANTA-OSS（对照组），对侧填充同剂量经ACTILINK? Reborn设备等离子体处理的SANTA-OSS（实验组）。等离子体处理按制造商方案实施两个连续1分钟周期。实验动物按2、4、8周分三组处死（每组n=8）。组织学评估采用苏木精-伊红（H&E）染色和马松三色（MT）染色；组织形态计量学定量分析新骨面积、残留移植材料面积、软组织面积、骨髓面积及血管面积占总体增强面积的百分比；破骨细胞活性检测采用抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）染色并计数多核破骨细胞数量。统计分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）及Tukey事后检验。
研究结果：
H&E及MT染色组织学分析：各时间点两组均无细菌或炎症迹象，移植材料均保持良好空间维持能力未出现中央凹陷。2周时两组新骨形成均限于缺损边缘，但实验组量更多；4周时实验组骨厚度和密度较2周显著增加，部分新骨已达缺损中心；8周时实验组新骨进一步向中心扩展，移植材料颗粒减小，骨小梁间出现含脂肪组织的明显骨髓腔。对照组各时间点新骨进展相对迟缓，8周时仅少量新骨达缺损中心。
新骨面积组织形态计量学分析：对照组2、4、8周新骨面积分别为7.85 ± 0.46%、14.44 ± 0.44%、23.41 ± 0.68%；实验组对应为14.12 ± 0.69%、18.93 ± 0.68%、32.72 ± 0.61%。两组内8周均显著高于2周和4周（p < 0.05）；实验组在所有时间点均显著高于对照组。
残留移植材料面积分析：对照组2、4、8周分别为40.72 ± 0.53%、36.42 ± 0.64%、33.77 ± 0.67%；实验组为35.71 ± 1.04%、34.90 ± 0.75%、30.93 ± 0.53%。两组8周均显著低于2周（p < 0.05）；实验组2周和8周残留移植材料面积显著低于对照组。
软组织面积分析：对照组2、4、8周为51.43 ± 0.76%、48.70 ± 0.55%、39.00 ± 0.55%；实验组为50.17 ± 1.21%、44.15 ± 0.53%、29.23 ± 0.71%。两组8周均显著降低（p < 0.05）；实验组4周和8周显著低于对照组。
骨髓面积分析（4周起测量）：对照组4、8周为0.44 ± 0.17%、3.82 ± 0.33%；实验组为2.02 ± 0.26%、7.12 ± 0.95%。两组8周均显著高于4周（p < 0.05）；实验组8周骨髓面积显著大于对照组。
血管面积分析：对照组2、4、8周为2.68 ± 0.10%、7.20 ± 0.43%、4.59 ± 0.38%；实验组为5.35 ± 0.12%、9.14 ± 0.34%、6.65 ± 0.47%。两组血管面积均于4周达峰，显著高于2周和8周（p < 0.05）；实验组在所有时间点均显著高于对照组。
TRAP染色破骨细胞计数分析：对照组TRAP阳性多核破骨细胞数2、4、8周为11.68 ± 0.41、13.97 ± 0.30、11.29 ± 0.41个/mm2；实验组为14.82 ± 0.47、18.12 ± 0.60、13.69 ± 0.53个/mm2。两组均于4周达峰值，显著高于2周和8周（p < 0.05）；实验组在所有时间点均显著高于对照组。
讨论与结论：研究人员指出，异种移植材料虽因结构稳定性和低免疫原性成为临床最广泛应用的骨替代材料，但其缓慢重塑和不完全替代仍是长期瓶颈。本研究所用非热常压等离子体处理通过恢复超亲水性、去除表面污染物，有效应对口腔环境中唾液和微生物的不利影响。在非包含性临界尺寸颅骨缺损这一严苛模型中，等离子体处理展现出显著优势：不仅新骨形成量在各时间点均优于对照，更重要的是在8周时实现了向缺损中心的快速离心性骨生长——这在传统异种骨材料中罕见。实验组更快的移植材料吸收速率和8周时出现含脂肪组织的骨髓腔，表明等离子体处理促进了移植支架的平衡重塑，使生理性骨髓形成更为迅速。血管面积的显著增加尤为关键，因为血管新生是成功骨再生的必要前提，为缺损区输送氧气、营养和前体细胞。破骨细胞活性4周达峰、8周下降的时相模式，提示骨吸收与骨形成阶段的高效偶联，这对成熟骨发育至关重要。
本研究采用的ACTILINK? Reborn椅旁等离子体激活系统操作简便，无需额外生物制剂，相比间充质干细胞条件培养基等生物增强剂更具临床实用性。然而研究亦存在局限：8周的观察期尚无法评估移植材料的完全替代、再生骨长期稳定性及后期骨吸收风险；非负重颅骨模型与人体牙槽嵴或上颌窦增量等负重位点存在差异；组织形态计量学虽能提供骨量和重塑的定量数据，但细胞分子机制阐释不足——该部分将在后续的免疫组织化学研究（Part II）中补充。
研究结论：在本研究的局限性范围内，非热常压等离子体处理的SANTA-OSS在兔颅骨缺损模型中显著增强了新骨形成、加速了移植材料吸收、促进了骨髓发育并增加了血管化。采用ACTILINK? Reborn系统进行的简单椅旁等离子体激活，无需额外生物制剂即可显著提升牛松质骨移植材料的成骨能力。等离子体处理异种骨移植材料可实现更可预测且更快速的骨再生，具有加速种植体植入时机和改善牙槽骨增量临床效果的潜力。
