李艷琴，陳永吉，冷衛(wèi)東

十堰市太和醫(yī)院(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院) 口腔科，湖北 十堰 442000

牙本質(zhì)基質(zhì)作為骨代用材料的研究進(jìn)展

李艷琴，陳永吉，冷衛(wèi)東

十堰市太和醫(yī)院(湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院) 口腔科，湖北 十堰 442000

牙本質(zhì)基質(zhì)來(lái)源于天然牙齒，由于具有良好的生物相容性和骨誘導(dǎo)能力，且富含可誘導(dǎo)新生骨形成的生長(zhǎng)因子，而成為一種理想的骨替代材料。本文就牙本質(zhì)基質(zhì)的制備方法、實(shí)驗(yàn)研究和臨床應(yīng)用研究進(jìn)展作一綜述，以供臨床應(yīng)用參考。

骨缺損；骨組織替代材料；骨組織工程；牙本質(zhì)

隨著口腔材料學(xué)的快速發(fā)展，骨代用材料在修復(fù)骨缺損中的應(yīng)用愈加廣泛，而成功修復(fù)因創(chuàng)傷、腫瘤或先天疾病等造成的顱頜面部骨缺損，對(duì)于口腔頜面外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)仍是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)[1]?？谇活M面部解剖關(guān)系復(fù)雜，且缺損的程度和類型不同，所需技術(shù)及材料也不盡相同。材料的成骨作用與植骨手術(shù)的效果密切相關(guān)。因牙本質(zhì)和骨組織均富含礦物質(zhì)，且有著相似的結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，使其作為骨代用材料成為可能[2-4]。牙本質(zhì)基質(zhì)由Ⅰ型膠原纖維和磷等無(wú)機(jī)物組成，脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)主要含有Ⅰ型膠原纖維，是各種生長(zhǎng)因子的優(yōu)良載體，可促進(jìn)骨重建[5]，且牙本質(zhì)基質(zhì)來(lái)源于不能保留的牙齒，經(jīng)過(guò)處理后被再次利用以增加骨量，易于被患者接受。

1 牙本質(zhì)的處理方法

臨床上所獲得的牙齒組織不能直接用于骨組織工程，需要經(jīng)過(guò)相關(guān)處理，如粉碎、脫脂、脫鈣、消毒等過(guò)程，使其植入后不排異，減少感染的風(fēng)險(xiǎn)。學(xué)者們對(duì)牙本質(zhì)有著不同的處理方法。

1.1 去除膠原蛋白

Huang等[4]將大鼠的切牙去除牙髓和牙周軟組織，分成兩半，置于4 ℃含有蛋白酶抑制劑的鹽酸胍中處理15 h，磨成顆粒狀，再去除非膠原纖維蛋白。首先，將粉末放入含有蛋白酶抑制劑的鹽酸胍中處理96 h，去除未礦化基質(zhì)中的非膠原蛋白；然后，用含有蛋白酶抑制劑的EDTA處理96 h，去除礦化區(qū)的蛋白質(zhì)；最后，用第一步的方法對(duì)牙本質(zhì)基質(zhì)再次處理96 h。Graham等[6]采用氫氧化鈣對(duì)牙本質(zhì)進(jìn)行了相似的處理。

1.2 去除礦物質(zhì)

Kim等[7]將離體牙送至專業(yè)處理公司進(jìn)行軟組織、牙結(jié)石及充填的外來(lái)材料等的去除，然后將牙齒分為冠、根兩段，磨碎成直徑為0.5～1.0 mm的顆粒，放入蒸餾水和氧化氫的溶液中進(jìn)行超聲蕩洗，去除殘留異物；再用乙醇溶液進(jìn)行脫水，用乙醚溶液進(jìn)行脫脂；最后進(jìn)行冷凍，并用環(huán)氧乙烷消毒。觀察其結(jié)構(gòu)可見(jiàn)，經(jīng)處理的牙本質(zhì)基質(zhì)材料在結(jié)構(gòu)和理化特點(diǎn)上與自體皮質(zhì)骨高度相似，是可降解的生物材料，具有結(jié)構(gòu)緊湊的微孔和低結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

1.3 煮沸

Moharamzadeh等[8]打開(kāi)離體的小牛齒根尖部分，沖洗，去除牙根上的牙髓和牙周韌帶等軟組織，再用高速手機(jī)去除牙釉質(zhì)，碾碎牙本質(zhì)，形成直徑為5～10 mm大小的顆粒。將顆粒放入蒸餾水中煮沸2 h，再用異丙醇回流處理2 h，去除殘留軟組織和脂質(zhì)；在煮沸的蒸餾水中清洗數(shù)次，并在100 ℃下烘干；最后將其磨成更小顆粒的粉末，消毒處理。將處理后的粉末植入大鼠的股骨，可見(jiàn)其生物相容性良好，能促進(jìn)新骨的形成，與新骨完全融為一體。

1.4 其他方法

1.4.1 不同的干燥方法 Vennat[9]對(duì)兩種不同的干燥方法進(jìn)行了比較。將牙本質(zhì)磨片去釉后在EDTA溶液中浸泡3周，分為兩組。一組做六甲基二硅胺干燥處理，另一組做凍干處理。觀察到，六甲基二硅胺干燥組的孔隙率為59%，凍干組的孔隙率為70%，凍干技術(shù)收縮更小。

1.4.2 牙本質(zhì)顆粒的大小及脫礦程度 在不同的處理方法中，均將牙本質(zhì)制備成顆粒狀，但制備方法不同，顆粒的大小也不同，且處理的程度可能也會(huì)影響成骨效果。Koga等[10]選擇健康人群的牙齒，分別將其制備成直徑為200 μm、500 μm、1 000 μm的顆粒，再根據(jù)脫礦程度分為未脫礦組、部分脫礦組(脫礦70%)和完全脫礦組；將牙本質(zhì)樣本植入鼠顱骨缺損區(qū)，在術(shù)后4周和8周，進(jìn)行顯微CT和組織學(xué)觀察。結(jié)果顯示：完全脫礦組被大部分吸收，未脫礦組未被吸收，每組均有少量的新骨形成；部分脫礦組形成的新骨較多，尤其是在1 000 μm大小的顆粒上形成的新骨更多。電子顯微鏡顯示，成骨細(xì)胞黏附于較大粒徑的部分脫礦牙本質(zhì)上，更好地引導(dǎo)了骨再生。

在不同的處理方法中，大多數(shù)研究采用了將脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)作為植入術(shù)的骨代用材料。Koga[10]的實(shí)驗(yàn)提示，大顆粒部分脫礦的研究模型可能是一種潛在的骨替代材料。

2 牙本質(zhì)在骨缺損區(qū)的實(shí)驗(yàn)研究

牙本質(zhì)經(jīng)過(guò)處理后已能夠植入骨缺損區(qū)，其在骨缺損區(qū)的骨再生過(guò)程還需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。聶解初等[11]將兔下頜骨部分截骨形成骨缺損，一側(cè)植入脫抗原牙本質(zhì)，對(duì)側(cè)不植骨，進(jìn)行對(duì)照。術(shù)后2～5個(gè)月，取出植骨區(qū)組織，進(jìn)行組織學(xué)觀察，可見(jiàn)纖維母細(xì)胞、骨細(xì)胞、骨樣基質(zhì)、骨小梁和成熟的骨組織；X線片顯示，手術(shù)5個(gè)月后牙本質(zhì)被新骨替代。Nampo等[12]用大鼠創(chuàng)建牙槽骨缺損的動(dòng)物模型，將大鼠分為3組：一組植入牙本質(zhì)植骨材料，一組植入髂骨，一組為空白對(duì)照。第8周時(shí)，顯微CT和組織學(xué)觀察顯示，牙本質(zhì)植骨材料和髂骨植骨材料的成骨效果相似。劉斌等[13]在犬下頜骨缺損區(qū)植入脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)以增高牙槽嵴。4周時(shí)，植入材料周圍可見(jiàn)膠原組織包繞；9周時(shí)，植入材料改建成骨樣結(jié)構(gòu)，且周圍有板狀骨形成；14周時(shí)，可見(jiàn)密質(zhì)骨形成。Qin等[14]將脫礦處理后的牙本質(zhì)用于牙周炎犬模型，以修復(fù)牙周骨缺損，并與植入生物膜組進(jìn)行對(duì)比。組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，在牙周區(qū)域，脫礦牙本質(zhì)組比生物膜組有更多的新骨形成。這些骨的形成和改建的過(guò)程，與脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)植入有密切的關(guān)系。脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)免疫原性弱，有良好的生物誘導(dǎo)性，成骨作用好，能促進(jìn)和加速骨缺損的修復(fù)，可能是自體骨修復(fù)骨缺損的替代材料，可考慮將其應(yīng)用于臨床[14-16]。

3 牙本質(zhì)在骨缺損區(qū)的臨床應(yīng)用研究

3.1 拔牙窩內(nèi)植骨

Gomes等[17]在第三磨牙區(qū)的拔牙窩內(nèi)植入自體去礦化牙本質(zhì)基質(zhì)。影像學(xué)分析表明，在修復(fù)過(guò)程中，牙槽窩內(nèi)的牙本質(zhì)基質(zhì)逐漸消失，提示其在骨重建過(guò)程中的吸收；第90天的X線片顯示，牙槽窩骨密度和周圍正常骨質(zhì)相似，提示牙本質(zhì)基質(zhì)具有良好的生物相容性。Kang-Mi Pang[18]分別將自體牙骨替代材料和Bio-oss骨粉植入拔牙2～4周后的牙槽窩內(nèi)，6個(gè)月后測(cè)量牙槽嵴垂直骨的高度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自體牙組的牙槽嵴垂直骨平均增高5.38 mm，Bio-oss骨粉組的牙槽嵴垂直骨平均增高6.56 mm。組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，自體牙組新骨形成占31.24%，Bio-oss骨粉組新骨形成占35%。張晉瑋等[19]將脫鈣人牙基質(zhì)材料植入埋伏牙拔牙窩內(nèi)，術(shù)后1個(gè)月的X線片顯示，此區(qū)域骨密度接近周圍骨質(zhì)。可見(jiàn)，在拔牙窩內(nèi)植入脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)和骨替代材料對(duì)增加骨量同樣有效。將脫礦牙基質(zhì)材料植入拔牙窩后，骨誘導(dǎo)作用明顯，能加速骨組織的修復(fù)重建，縮短了拔牙創(chuàng)愈合時(shí)間，預(yù)防或延緩了牙槽嵴的萎縮[17-20]。所以，在拔牙窩內(nèi)植入自體牙材料是一種可行的增加骨量的方法。

3.2 引導(dǎo)骨再生手術(shù)

Kim等[21]選擇6位需要植骨的種植手術(shù)患者，在種植體植入過(guò)程中同期植入預(yù)備好的牙本質(zhì)。種植體植入5周后的CT結(jié)果顯示，用牙本質(zhì)材料植骨的區(qū)域，骨重建良好。經(jīng)患者知情同意，于種植二期手術(shù)時(shí)取出骨樣本。在3～6個(gè)月期間，46%～87%的區(qū)域觀察到新骨的形成和良好的骨重建；6個(gè)月后，新骨中骨小梁形成，大部分的移植材料被吸收，只有一些小的區(qū)域被檢測(cè)到仍有新骨的形成。符偉柱等[22]將脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)植入頜骨囊腫刮治術(shù)后的骨腔內(nèi)，X線檢查結(jié)果顯示：1個(gè)月后，可見(jiàn)囊腔內(nèi)骨小梁影像；3 個(gè)月后，新生骨小梁影像與周圍正常骨質(zhì)無(wú)明顯差異?？梢?jiàn)，脫鈣牙本質(zhì)基質(zhì)用于種植術(shù)中植骨和充填頜骨囊腫刮治術(shù)后殘留骨腔有較好的療效，可考慮將其作為引導(dǎo)骨再生術(shù)的骨替代材料。

3.3 上頜竇底提升術(shù)

Jeong等[23]選擇51位需行上頜竇外提升的種植患者，共植入100枚種植體。其中，27位患者的38枚種植體在上頜竇內(nèi)植入自體牙本質(zhì)骨替代材料，24位患者的60枚種植體在上頜竇內(nèi)植入自體牙本質(zhì)和其他骨移植材料的混合物。經(jīng)過(guò)8.75個(gè)月的觀察期，得出的結(jié)果是，種植體的存留率為96.15%，從上頜竇外提升手術(shù)到上部修復(fù)的平均時(shí)間為5.8個(gè)月。為更好地觀察材料的成骨效果，經(jīng)患者知情同意，在種植二期手術(shù)或上頜竇外提升術(shù)后3～6個(gè)月于植骨部位取活檢。可見(jiàn)自體牙本質(zhì)植骨材料被逐漸吸收，并在骨傳導(dǎo)和骨誘導(dǎo)的作用下形成新骨。

3.4 頜骨及顱骨缺損

Kim等[24]選擇10位頜骨缺損直徑大于20 mm的患者，將牙本質(zhì)和石膏以2∶1的質(zhì)量比混合，植入骨缺損區(qū)。部分患者術(shù)后有輕度的并發(fā)癥(如局部腫脹)，通過(guò)切開(kāi)引流，抗生素治療等處理均得到控制。通過(guò)X線檢查和臨床隨訪觀察，認(rèn)為牙本質(zhì)和石膏的粉狀混合物是一種有效且易于獲取的骨替代材料。程凱敏等[25]將脫鈣牙本質(zhì)基質(zhì)與自體顱骨顆?；旌?，植入顱骨缺損區(qū)的硬腦膜上。術(shù)后CT顯示，1個(gè)月時(shí)骨缺損區(qū)密度普遍升高，3個(gè)月時(shí)密度開(kāi)始趨于均勻，10個(gè)月或12個(gè)月時(shí)原骨缺損區(qū)已形成生理性骨結(jié)構(gòu)修復(fù)，由截?cái)嗝婵汕逦直娉鰞?nèi)、外板及板障結(jié)構(gòu)，多余的骨組織已經(jīng)吸收。用此材料對(duì)創(chuàng)傷性顱骨缺損進(jìn)行修復(fù)，方法簡(jiǎn)便且成骨效果好，有較好的應(yīng)用前景[26]。

3.5 牙槽突裂

張雷等[27]用自體髂骨松質(zhì)骨混合脫鈣人牙基質(zhì)治療齒槽突裂患兒。術(shù)后X線片可見(jiàn)，裂隙間骨橋形成，恢復(fù)了頜骨的連續(xù)性和穩(wěn)定性。植入骨成活率為93.3%，臨床成功率為80%。霍永力等[28]采用相同的方式修復(fù)牙槽突裂患者，并與單純髂骨移植進(jìn)行對(duì)照，結(jié)合X線片和臨床觀察，認(rèn)為聯(lián)合應(yīng)用能明顯提高臨床成功率。用脫鈣牙本質(zhì)基質(zhì)聯(lián)合髂骨松質(zhì)骨修復(fù)齒槽突裂，能減少骨吸收，骨生成和骨誘導(dǎo)作用明顯，是一種新骨形成的加速劑[27]。

4 展望

以上所述研究表明，牙本質(zhì)基質(zhì)能將廢棄的牙齒再次利用，且具有促進(jìn)和引導(dǎo)骨再生的作用，因其來(lái)源較為廣泛，所以是一種潛在的骨替代材料。就目前看，牙本質(zhì)基質(zhì)尚未在臨床上廣泛使用，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的臨床觀察和實(shí)踐，在將來(lái)有望成為一種常規(guī)的骨替代材料。

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[責(zé)任編輯 陳國(guó)劍]

Dentin Matrix as Bone Substitute Material: A Review

LI Yanqin, CHEN Yongji, LENG Weidong■

Department of Stomatology, Taihe Hospital, Hubei University of Medical, Shiyan 442000, China

Dentin matrix is derived from natural teeth, which is an ideal bone substitute for bone replacement due to its good biocompatibility and ability to induce bone formation. In this paper, the preparation methods, experimental study and clinical application of dentin matrix are reviewed.

bone defect; bone substitute materials; bone tissue engineering; dentin

1672-7606(2017)02-0149-04

2017-02-21

2016年國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51541202)

李艷琴(1986-)，女，湖北十堰人，碩士，主治醫(yī)師，研究方向：口腔臨床醫(yī)學(xué)。

■通信作者：冷衛(wèi)東(1968-)，男，湖北十堰人，博士，主任醫(yī)師、教授，研究方向：口腔頜面外科學(xué)。E-mail: lengtaihe@163.com。

R783.1

A