丁夢婷 綜述 于德棟 吳軼群 審校

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院·口腔醫(yī)學(xué)院；口腔第二門診部#，上海交通大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院，國家口腔醫(yī)學(xué)中心，國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，上海市口腔醫(yī)學(xué)重點實驗室，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院口腔頜面再生醫(yī)學(xué)創(chuàng)新單元，上海 200011）

隨著老齡化程度日漸嚴重，牙缺失伴有骨喪失的情況逐漸增加，目前市場上的骨增量材料琳瑯滿目，種類頗多，但普遍都存在缺陷，無法滿足真正意義上的治療效果，脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)（DDM）作為一種新型的增量材料，有其獨特天然的特性與優(yōu)勢，用于牙槽嵴增量具有一定的研究價值和臨床意義。

1 DDM 的成骨原理和機制

人類牙齒有著與骨骼相似的化學(xué)成分，主要由無機物鈣磷灰石晶體、少量的膠原蛋白和水所構(gòu)成。有研究表明牙槽嵴與牙齒均由神經(jīng)嵴細胞分化而來。在成熟的牙釉質(zhì)中，無機物占總重量的96%～ 97%，其余為有機物與水。在成熟牙本質(zhì)中，無機物占總重量約為70%，有機物含量為20%，水占10%。在牙槽骨中，無機物，有機物和水含量占比分別為65%，25%和10%。另外，牙釉質(zhì)由部分高晶相羥基磷灰石構(gòu)成；而牙本質(zhì)則主要由低晶相的羥基磷灰石所構(gòu)成，這一點與骨組織相似，因而牙本質(zhì)更適合作為骨替代材料[1]。

牙本質(zhì)中的無機物主要為羥基磷灰石晶體，可以吸附游離鈣離子和磷酸鹽，更容易使骨沉積在我們需要的部位。牙本質(zhì)中的有機物主要為I型膠原蛋白，同時還含有少量骨形成蛋白（Bone Morphogenetic Protein，BMP）、血管內(nèi)皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）和非膠原蛋白（Non-collagen proteins，NCPs）。其中，I 型膠原蛋白是重要的骨基質(zhì)成分，由成骨細胞分泌，與骨組織的形成與礦化密不可分，另一方面，他所形成的支架結(jié)構(gòu)也為鈣鹽沉著和細胞附著提供了場所。BMP 特別是BMP-2 有著出色的骨誘導(dǎo)能力，可以通過激活細胞內(nèi)的調(diào)節(jié)因子，重新排列相關(guān)的遺傳序列，最終刺激牙槽骨中未分化的間充質(zhì)干細胞分化為成骨細胞[2]。VEGF 是重要的促血管生成因子，可促進新生血管形成，從而起到調(diào)節(jié)血管滲透性的作用，同時新形成的血管也可為新骨的形成提供充足的營養(yǎng)。

理想的植骨材料通常需要滿足3 個特性：（1）骨傳導(dǎo)性：即可用于細胞分化長入的三維支架。DDM 是一種含多種生長因子的酸不溶性膠原支架。通過脫礦處理，其內(nèi)部密集的膠原纖維充分暴露，交織成一個網(wǎng)絡(luò)，其增寬的牙本質(zhì)小管還可以作為一些蛋白質(zhì)和生長因子釋放的通道[3]。（2）骨誘導(dǎo)性：即分布于受體床上的間充質(zhì)細胞被來源于移植骨的骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMPs）所激活，進而分化為成骨細胞。（3）成骨性：即成骨細胞活化產(chǎn)生新骨的過程。

DDM 適用于因各種先天性和后天性的原因（如牙周炎，牙外傷，嚴重的牙體牙髓疾病及頜面腫瘤等）造成的不可避免的骨吸收，導(dǎo)致種植區(qū)牙槽骨骨量不足。牙齒的選擇范圍：一般選取健康的牙齒，不過患有牙周病的牙根，仍有一定的生物學(xué)潛力[4]，15 和25 kGy 的伽馬輻射可以顯著降低新鮮牙本質(zhì)基質(zhì)中的HBV DNA 水平[5]。

在大多數(shù)情況下，被拔除的牙齒具有健康的牙體結(jié)構(gòu)，僅僅作為醫(yī)療廢棄物被丟棄未免可惜。自1967 年，Yeomans 等成功地證明從兔和人的脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)中提取出骨形態(tài)發(fā)生蛋白BMP 可以促進骨的形成后[6]，各種動物與臨床試驗紛紛證實了牙本質(zhì)在促進骨生成中卓越的生物相容性、良好的骨誘導(dǎo)性與骨傳導(dǎo)性。因此，使用脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)作為骨移植材料是可行且有效的措施。

2 DDM 的制備

患者被拔除的牙齒，在去除附著的軟組織、齲、充填物、牙釉質(zhì)和牙骨質(zhì)后，通過一系列脫水、脫脂和部分脫鹽處理（牙本質(zhì)用0.6 mol/L 的HCl 脫礦即可消除大部分礦物質(zhì)和免疫原性成分），同時保留了極低含量的礦物質(zhì)以及大部分I 型膠原蛋白和NCP，提供了包含多種生長因子的具有良好的骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性的脫礦質(zhì)牙本質(zhì)基質(zhì)（DDM）支架，以支持骨骼再生。制備完成的DDM 可以用于上頜竇提升植骨，拔牙窩位點保存，種植區(qū)骨增量等[7]。具有臨床意義的是，加工過的DDM 支架其牙本質(zhì)小管開放增粗，并具有納米多孔的疏松結(jié)構(gòu)，增加了牙本質(zhì)支架的有效表面積，為血管長入內(nèi)陷創(chuàng)造了多個生長中心，有利于新骨形成。

目前，DDM 有粉末和塊狀兩種形式。粉末狀的DDM 通常與其他合適的材料混合形成糊狀物，可以更好地在骨缺損部位成型，主要用于小面積的骨缺損[8]。而塊狀的DDM 則是初步制備完成后，掏空髓腔，在牙齒上打數(shù)個分布均勻的、直徑不小于500 μm 的小洞，這種孔隙可為成骨細胞的附著、分化以及周圍組織等生長創(chuàng)造空間[9]。對于一些大范圍的骨缺損，如使用粉末狀DDM，雖然其表面積更大，但其吸收速度過快，很可能小于骨形成速度，從而造成骨流失。因而考慮使用塊狀DDM 以增加其支架強度，維持牙槽骨的形態(tài)和形狀[10]。

3 DDM 移植效果的影響因素

3.1 DDM 粉末的移植效果

3.1.1 顆粒大小的影響 對于多大顆粒直徑的粉末能夠最有效地促進骨再生，目前的臨床研究仍缺乏權(quán)威的共識。在1971 年，Rivault 等發(fā)現(xiàn)直徑為100 μm 的顆粒更有助于刺激成骨細胞分泌骨基質(zhì)[11]。2002 年時，Pallesen 等在報告中指出，尺寸 為0.5 mm～ 2.0 mm 的DDM粉末比10mm的DDM粉末更有效，因為它們可以更快地使骨骼重塑[12]。然而，Hall 和Fucini 等在一次研究中發(fā)現(xiàn)，尺寸為250 μm～ 500 μm 或850 μm～ 1 000 μm 的顆粒，其成骨效果并沒有顯著差異[13]。盡管所有研究結(jié)果都表明，骨量的新增似乎受到骨移植材料顆粒直徑大小的影響，但研究結(jié)論仍存在爭議。

3.1.2 脫礦程度的影響 一個顯而易見的結(jié)論是，脫礦程度越大，所需的時間越長，過程越復(fù)雜。一方面，為了節(jié)約患者與醫(yī)生的時間，方便操作；另一方面，也許并不是脫礦程度越大，成骨效果越好。因此，很多學(xué)者積極探究獲得最佳成骨效果的脫礦程度。Koga 等在2016 年專門研究了不同脫礦程度的DDM 對骨再生的影響。他們比較了3種不同的DDM：未脫礦牙本質(zhì)（Undemineralized Dentin，UDD），部分脫礦質(zhì)牙本質(zhì)基質(zhì)（Partially Demineralized Dentin Matrix，PDDM）和完全脫礦質(zhì)牙本質(zhì)基質(zhì)（Completely Demineralized Dentin Matrix，CDDM），并在顱骨缺損的大鼠中進行了研究，最終顯微CT 圖像和組織學(xué)觀察顯示，CDDM 能夠大量被吸收，而UDD 卻并不吸收，并且兩者幾乎都不引起新骨形成，電子顯微鏡觀察顯示成骨細胞附著于DDM，但不附著于UDD。而PDDM 的所有粒徑都可以誘導(dǎo)更多的新骨骼。這可能是因為PDDM 在骨吸收與骨形成之間形成了精妙的平衡的結(jié)果[14]。

3.1.3 與其他材料的對比 李鵬、朱慧聰?shù)缺容^了在牙周炎患者中GBR組（即刻種植+DDM顆粒植骨）與BIO組（即刻種植+Bio-Oss顆粒植骨）的療效，發(fā)現(xiàn)差異無統(tǒng)計學(xué)意義。進而認為在椅旁制備的自體DDM顆?？勺鳛镚BR 中極易獲得的骨移植材料替代品，甚至可用于嚴重牙周炎病例的植骨治療[15]。

Frank Schwarz 在2016 年對16 只獵犬進行牙槽嵴水平增量術(shù)后發(fā)現(xiàn)，健康上頜前磨牙（Maxillary Premolars，PM）牙根和磨牙皮質(zhì)自體骨（Autogenous Bone，AB）塊在早期骨整合方面均有較好的效果[16]。Schwarz 在2018 年在30 名患者中比較自體牙根（Tooth Roots，TR）和自體骨塊（AB）在牙槽嵴水平增量術(shù)和兩段式種植體植入中的療效和安全性，發(fā)現(xiàn)兩者的牙槽嵴寬度增量并無統(tǒng)計學(xué)差異，從而得出結(jié)論：自體牙根可以作為自體骨的替代性移植物[17]。Puria Parvini 等發(fā)現(xiàn)，與自體骨（AB）塊相比，自體牙根（TR）可能在牙槽嵴水平增量的橫截面積（26 weeks of the Cross-sectional grafted Area，SA26）值中更加有效[18]。

3.2 DDM 塊的移植效果

與DDM 粉末相比，DDM 塊的研究較少，應(yīng)用范圍不如粉末廣泛，但DDM 塊是很好的骨再生支架，可以作為一些生長因子的輸送裝置。其強度也較粉末狀骨高，不容易被吸收，因而可用于較大的骨缺損。2007 年，重組人骨形態(tài)發(fā)生蛋 白2（recombinant human Bone Morphogenetic Protein，rhBMP-2）被批準以1.5 mg/ mL 的濃度用于人體，并帶有可吸收的膠原海綿，作為自體骨移植物的替代品，用于牙槽增高，與拔牙窩相關(guān)的缺損和鼻竇增大。In Woong Um 曾將DDM 塊作為rhBMP-2 的載體，研究其是否能將DDM 的特性與其所輸送物質(zhì)的特性結(jié)合在一起，起到更好的成骨作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)牙本質(zhì)小管的納米孔結(jié)構(gòu)使rhBMP-2 在局部可以有效地攜帶和釋放，保存一定濃度的rhBMP-2，與未使用rhBMP-2 的DDM組相比，其術(shù)后骨吸收更少。從而使其成為rhBMP-2 的很好的促牙槽骨再生支架[19]。

然而，當(dāng)通過膠原蛋白海綿遞送時，超生理劑量的使用和rhBMP-2 的保留不足會有劑量依賴性的副作用。此外，DDM 具有微粒和納米結(jié)構(gòu)，與骨不同，它們不發(fā)生重塑。體外DDM 是BMP-2的合適載體，在足以刺激成骨細胞分化的濃度下可以連續(xù)30 天以受控的方式釋放，為rhBMP-2 提供支架作用，從而長時間保持rhBMP-2 的濃度[20]。

Md.Arafat Kabir 等對根脫礦多孔牙本質(zhì)基質(zhì)（perforated root-demineralized dentin matrix，PRDDM）在綿羊標準化的臨界髂骨缺損中的骨再生情況進行了研究。臨界大小的骨缺損是指如果沒有生物材料的植入，缺損部位將永遠不會自發(fā)愈合的巨大骨缺損。發(fā)現(xiàn)新生骨骼在DDM 支架中表現(xiàn)出更好的向內(nèi)生長的特性，特別是在人造缺損中，形成了多個血管和骨的生長中心，并通過組織學(xué)證實了PR-DDM 在較大骨缺損中表現(xiàn)出卓越的骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)能力[21]。Katrin Schwarz 等在2020 年對比格犬的一項實驗中證實：自體牙可以用于牙槽嵴的垂直增量。經(jīng)過高壓蒸汽滅菌的自體牙其垂直骨增量（2.46±0.21）mm 高于未經(jīng)高壓蒸汽滅菌組（2.35±0.55）mm[22]。Ausra Ramanauskaitede 等在6 項研究（一項隨機，一項非隨機對照，一項病例對照性，一項回顧性研究，兩項觀察性）中總共鑒定了79 個成功放置的植入物的臨床數(shù)據(jù)，總結(jié)出自體牙可以作為重建牙槽缺損的替代材料[23]。在幾篇對于DDM 與BIOOSS 的對比研究和綜述中都得出了種植體的成功率、穩(wěn)定性、骨吸收等發(fā)現(xiàn)無統(tǒng)計學(xué)差異[24，25，26]。不過Kang Mi Pang 等在40 只小型豬中進行雙側(cè)上頜竇底提升術(shù)中發(fā)現(xiàn)，與單純的Bio-Oss 相比，自體骨或混合自體骨的Bio-Oss 顯著增加了骨與種植體的接觸[27]。

總之，DDM 粉末的優(yōu)勢在于，能夠增加種植體與周圍骨的接觸面積，從而獲得更多的骨細胞附著與生長。為了增加骨組織表面積，可以減小DDM顆粒直徑，但是加快了DDM顆粒吸收的速度，如何找到一個合適的顆粒直徑，取得最佳的成骨效果，仍然是臨床上的一個研究瓶頸。DDM塊則更適合大的骨缺損，其強度較DDM 粉末高，從而不易被吸收，可以起到很好的支架作用，但是目前研究較少，需要進一步深入研究其臨床應(yīng)用效果。與BIO-OSS 相比，DDM 的使用風(fēng)險更小，費用更低，且能取得相同甚至更優(yōu)的效果。

4 總結(jié)與展望

目前市面上繁多的骨移植材料均有各自的優(yōu)缺點。同種異體骨可提供無限的供體骨組織，節(jié)省了手術(shù)室和外科醫(yī)生的時間，使用方便；然而缺點是不具有成骨作用，增加患者費用，有著傳播艾滋、乙肝等病毒的風(fēng)險。對于目前廣泛應(yīng)用的冷凍異體皮質(zhì)骨來說，其抗原性是一個無法避免的潛在危險因素，例如來自小牛骨的Bio-0ss，可能帶入牛朊病毒[28]，增加了感染其他疾病的風(fēng)險。自體骨移植可以有效解決上述這些問題，但缺點是取材有限，需額外開辟二次手術(shù)區(qū)，對患者造成二次創(chuàng)傷，增加了額外的費用。

自體脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)可以很好地避免了這些不足，目前已證實椅旁制作的牙本質(zhì)粉已經(jīng)成為很好的植骨材料，特別是對于一些本身需要拔除健康牙齒的患者來說，無需造成二次損傷，安全，經(jīng)濟且有效。自體脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)在口腔醫(yī)學(xué)中具有廣闊的潛在應(yīng)用價值和空間，具有積極的經(jīng)濟效益和市場價值。首先，由于正畸、阻生齒等因素拔除健康牙齒的患者多為年輕人，而需要植骨者多為中、老年，因此，可將拔除的牙齒冰凍，部分脫礦處理后妥善保存，作為未來的植骨材料；同時可以建立自體脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)庫，用于科學(xué)研究。

其次，塊狀的DDM 作為牙槽骨再生干細胞載體、生長因子載體，在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也有著廣闊的應(yīng)用前景?？梢赃M一步探究DDM 骨塊在垂直骨增量中的作用，以期在垂直骨增量中進一步的突破性成果。另外，除了應(yīng)用于牙槽嵴的骨質(zhì)缺損，DDM 特別是DDM 骨塊，是否可以憑借其生長潛力與支架作用，應(yīng)用于全身其他部位的骨質(zhì)缺損與骨質(zhì)再生？而DDM 的取材，是否可以不再拘泥于完全健康的牙齒，牙周炎患者的牙齒能否在經(jīng)過徹底的消毒后成為合適的DDM，從而擴大其取材庫？更多的潛在應(yīng)用將在未來的研究中進一步探討。