P物质加载自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的可行性研究

发布时间：2017-08-02 07:29

  本文关键词：P物质加载自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的可行性研究

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【摘要】：随着现代种植理论的发展,即刻种植以其疗程短、创伤小的特点在种植修复中越来越受到口腔医生和患者的欢迎。然而,由于种植体外形与患牙拔牙窝形态无法完全匹配,为获得良好的的种植初期稳定性以及终期骨结合效果,在即刻种植的适应症选择、植入手术技术等方面有较为严格的要求,并且需要人工植骨材料、自体骨组织、骨再生活性刺激因子(如PRF等)、骨再生引导膜等多种辅助成分和相应的临床手术操作以填充牙槽窝或骨缺损、保护种植体、促进骨再生,进一步增加了即刻种植的复杂性,影响了即刻种植的广泛应用。自固化磷酸钙(calcium phosphatecement,CPC)也被称为骨水泥,具有良好的生物相容性,是成熟的引导骨再生材料;能够调拌为糊剂,随意塑形,填充复杂形态骨缺损;能够在体温下自行固化,固化后具有一定的强度,承受一定的压力。我们认为,CPC的这些特性使其在即刻种植领域具有良好的应用前景,可以填充即刻种植体与牙槽窝之间的间隙,强化种植体初期稳定性,或在体外预制个体化的即刻种植人工牙根,使其良好适合拔牙牙槽窝,简化即刻种植手术操作等。但是,CPC缺乏诱导骨再生活性,体内降解速度较慢,为解决这些问题,有研究在CPC中加入bmp等骨诱导生长因子,取得较好效果,但是大分子生物活性蛋白在制备成本、活性保存、和安全性控制等方面存在较多局限性。p物质(substancep,sp)是由十一个氨基酸序列构成的神经多肽,近期被发现还是骨再生与改建的信号分子,能够诱导骨髓间充质细胞向成骨细胞分化,并诱导血管新生。作为小分子多肽,p物质可以较为方便的采用多肽合成仪人工合成,制备成本较为低廉;无特殊三维空间结构,活性较为稳定;体内降解速度快,应用较为安全。p物质这些特点使其在组织工程研究中具有较好的应用前景,可以作为骨再生和血管新生的活性诱导因子,通过人工复合材料支架在体内缓释,动员体内干细胞,实现缺损原位组织再生修复。本研究探索自固化磷酸钙加载p物质的理想方式,以及作为辅助材料应用于即刻种植的可行性。实验采用模块化设计策略,根据骨再生组织工程支架对材料孔隙率和孔隙直径、机械力学性质、生物相容性和骨诱导活性的要求,仿生天然骨组织组成,以cpc作为无机骨引导支架,p物质作为活性骨诱导因子,i型胶原作为有机骨引导成分,以不同模式组合,构建复合材料支架,检测其超微形态和力学性质,采用兔下颌骨缺损模型,观察复合材料在体内的成骨转化。根据以上结果,选择较为理想的复合材料,包被于纯钛种植体表面,预制即刻种植人工牙根,采用兔股骨远端干骺端骨缺损模型,使骨缺损直径和深度与预制即刻种植人工牙根直径和长度相同,模拟即刻种植,观察纯钛种植体表面包被生物材料降解、骨引导/诱导再生情况,确定能否早期达到纯钛种植体骨结合的愈合结果。实验一自固化磷酸钙复合材料构建模式的体内外研究目的:仿生天然骨组织组成,以cpc作为骨引导的基础无机支架,i型胶原作为骨引导的辅助有机成分,加载p物质作为骨诱导活性因子,探索构建骨再生活性复合材料支架的有效方法。方法:(1)准备:多肽合成仪人工合成p物质;提取大鼠鼠尾尾腱制备质量体积比3%的i型胶原溶液;将p物质与共价交联剂edc、nhs按照摩尔比1:1.2:0.6混合,在mes缓冲液中与i型胶原溶液混合搅拌,得到p物质-i型胶原共价交联溶液;将胶原溶液冻干制成胶原海绵,剪切为1x1x1mm胶原海绵颗粒;制作直径8mm、厚度2mm的不锈钢模具。(2)分组:对照组采用单纯cpc,按照粉液比3.0g:1ml比例,调拌混合充填至不锈钢模具中,固化后所得试件记为a组;将cpc粉末与p物质-i型胶原共价交联溶液混合,按同样方法制备试件记为b组;将p物质直接加入3%胶原溶液混合,再与cpc粉末调拌固化制备试件记为c组;将p物质加入普通固化液混合,与cpc粉末调拌制备糊剂,再加入50%总体积比例的i型胶原海绵颗粒,固化制备试件记为d组;将p物质加入普通固化液混合,再与cpc粉末调拌固化制备试件记为e组;将cpc粉末与3%胶原溶液调拌固化制备试件记为f组。上述试件均在300~1000倍扫描电镜下观察断面结构。(3)动物实验:将30只成年新西兰兔分为6组,麻醉后在下颌骨体部制造直径8mm深2mm的单层皮质骨缺损,分别植入上述6组试件,术后8周处死,取下颌骨行micro-ct检查,分别测量5组试件bv/tv、tbth、tbn、tbsp值,并计算材料降解率结果:扫描电镜超微结构观察显示,cpc自行结固后具有纳米级结晶结构和微米级微孔隙结构,cpc单纯与p物质混合不改变其超微结构,cpc与胶原溶液混合结固后,结晶结构改变,但仍保持微米级微孔隙结构,cpc与胶原海绵混合结固后,具备了300μm级别的大孔隙结构。体内实验显示,加载p物质和混合胶原能够提高支架诱导骨再生能力,促进cpc复合材料的生物降解,特别是混合胶原海绵而具有大孔隙结构的支架,进一步显著提高其在体内的骨转化进程,但是采用共价交联方式固着p物质于胶原分子和cpc复合支架后,材料降解及骨再生均明显减低。结论:(1)p物质加载能够使cpc复合材料支架具有诱导骨再生活性,并促进材料体内降解;(2)胶原能够增强cpc复合支架引导/诱导骨再生能力,特别是以胶原海绵的形式赋予支架大孔隙结构时;(3)共价交联固着p物质于支架材料会影响其在体内的缓释,进而影响支架诱导骨再生能力。实验二自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体外研究目的:体外模拟即刻种植,采用cpc复合材料辅助填充牙槽窝,检测其对即刻种植体早期稳定性的影响。方法:(1)制备模具:取离体上颌恒尖牙一枚,根部涂抹分离剂,插入自凝牙托粉/液制备的10x10x20mm立方体模具,固化后将牙齿拔出,制成体外模拟天然牙槽窝模具。(2)分组:将cpc粉末与原固化液混合制成糊剂附于3.5x10mmcamlog种植体周围充填至模具中,固化后所得试件设为对照组,记为a组;按同样方法将cpc粉末与3%胶原溶液混合,记为b组;将cpc粉末与p物质-i型胶原共价交联溶液混合,记为c组;将cpc粉末与总体积比50%的i型胶原海绵颗粒混合,记为d组。(3)种植体体外拔出力学实验:用光固化树脂在种植体基台上制作模拟牙冠(上颌切牙形态),在牙冠中上1/3打一孔。将试件固定于多功能试验机,以细钢丝通过牙冠孔隙固定于试验机提拉装置。设置加载速度为1mm/min,当种植体位移2mm时视为完全脱出。方法不变,依次测试4组试件每组各10次,记录试件种植体脱出过程中所承受的最大承载力;(4)体外种植体稳定性测量实验:将种植体稳定性测量仪的传感器安装在种植体上;将种植体稳定性测量仪的测量探头靠近传感器头,获取isq值。同时从近中、远中、唇、腭四个方向测量,取平均值记为试件的isq值。结果:种植体拔出力学实验中,b组与c组的最大承载力相比于对照组有所提升,d组的力学性能存在明显的下降;种植体稳定性测量的结果显示,d组的isq值(68.5±1.9)与对照组(85.6±3.7)相比有所降低,但仍高于种植体初期稳定性所需的最低标准值(65)。结论:(1)具有大孔隙结构的cpc-p物质复合材料力学性能有所下降,但体外实验表明其仍然能够为即刻种植体提供基本的初期稳定性保障;(2)共价交联固着p物质的胶原cpc复合材料具有较高的力学强度,可以保证即刻种植体具有更好的稳定性,值得今后进一步研究。实验三自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体内研究目的:体内模拟即刻种植,采用cpc复合材料包被纯钛种植体,观察其诱导骨再生获得纯钛种植体骨结合的可行性。方法:(1)加工制备长10mm的纯钛种植体,其中根部(螺纹部分)为直径4mm、长6mm的圆柱体,冠部(非螺纹部分)长4mm,横截面为边长2.5mm的正六边形。根据实验一和实验二结果,采用实验一中a组单纯cpc材料和d组cpc复合材料包被种植体螺纹部分,制成8mm直径、6mm长度的圆柱体,暴露种植体冠部,分别作为对照组和实验组;(2)12只成年新西兰兔分为2组,每组6只。麻醉后沿兔股骨干骺线处做切口,暴露兔股骨干骺端内侧面。用环状钻制造直径8mm、深度6mm的骨缺损,分别植入2组实验试件。术后4周时每组各处死3只兔子,12周后处死每组剩余3只,取出兔股骨干骺端。使对标本进行Micro-CT扫描,分别测量4周、12周时的BV/TV、TbTh、TbN、TbSp值,并计算材料降解率。结果:Micro-CT显示,4周时实验组材料边缘已出现降解,可观察到骨小梁长入,而对照组的材料与骨界面清晰,无诱导成骨表现;12周时实验组的复合材料吸收明显,由再生骨组织替代,并与种植体螺纹形成骨结合愈合,而对照组仍为材料包被种植体。结论:加载P物质并具有大孔隙结构的CPC复合材料在即刻种植体周围间隙填充、维持种植体初期稳定性、诱导骨再生和种植体骨结合等方面显示了良好的实验结果,为即刻种植技术、材料发展提供了新的思路。
【关键词】：P物质 自固化磷酸钙 即刻种植
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R783.6
【目录】：

• 缩略语表4-5
• 中文摘要5-10
• 英文摘要10-17
• 前言17-19
• 文献回顾19-31
• 实验一 自固化磷酸钙复合材料构建模式的体内外研究31-42
• 1 材料和仪器31
• 2 实验方法31-36
• 3 实验结果36-39
• 4 讨论39-42
• 实验二 自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体外研究42-49
• 1 材料和仪器42
• 2 实验方法42-45
• 3 实验结果45-46
• 4 讨论46-49
• 实验三 自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体内研究49-57
• 1 材料和仪器49
• 2 实验方法49-51
• 3 实验结果51-54
• 4 讨论54-57
• 小结57-59
• 参考文献59-68
• 个人简历和研究成果68-69
• 致谢69

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本文编号：608197