以壳聚糖为基质的骨诱导膜研究进展论文_蒋世杰1,洪思倩2,张伟华2

以壳聚糖为基质的骨诱导膜研究进展论文_蒋世杰1,洪思倩2,张伟华2

蒋世杰1 洪思倩2 张伟华2

(1浙江大学医学院附属口腔医院正畸科 浙江 杭州 310000)

(2浙江大学医学院附属口腔医院放射科 浙江 杭州 310000)

【摘要】 引导骨再生(GBR)技术在多年的基础研究及临床实践中被证实是一项增加牙槽骨骨量的有效方法。壳聚糖以其良好的可降解性、生物相容性及成膜性,成为骨诱导再生膜基质材料的研究重点。近来以壳聚糖为基质的骨诱导膜研究主要集中符合各种无机分子,无生无活性有机分子及生长因子增强壳聚糖骨诱导膜的强度或骨诱导性。本文回顾壳聚糖的基本性能,引导骨再生技术的基本内容,并报道了以壳聚糖为基质材料的骨诱导膜的研究进展。

【关键词】 壳聚糖;引导骨再生;骨诱导膜

【中图分类号】R68 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752(2016)16-0022-02

The research progress of chitosan as the matrix of bone induction of the membrane Jiang Shijie Hong Siqian, Zhang Weihua.

Oral Cavity Hospital Affiliated to Zhejiang University School of Medicine, Zhejiang Province, Hangzhou 310000, China

【Abstract】Guided bone regeneration (GBR) technique is proved to be an effective way to increase the bone quantity alveolar bone. Chitosan with its good degradability, biocompatibility and film-forming properties, become the research focus of bone regeneration membrane matrix materials. This paper reviews the basic properties of the chitosan, the basic content of guided bone regeneration technique, and reported with chitosan as the research progress of bone induced membrane substrate materials.

【Key words】Chitosan; Guided bone regeneration; Bone induced membrane

1.引导骨再生技术及其应用价值

引导骨再生(guided bone regeneration, GBR)技术是从牙周病治疗中的引导组织再生(guided tissue regeneration, GTR)技术衍生而来,具体是指:利用覆盖于骨缺损处的屏障膜阻止周围软组织长入创口,为骨髓中的成骨细胞附着、增殖并形成新骨提供空间和时间的,从而促进骨愈合、骨再生的一种临床技术[1]。临床上主要应用于各种因牙槽骨骨量不足,需要促进骨组织再生以增加骨量的患者。

随着口腔种植学的发展,越来越多的人们选择的口腔种植义齿作为牙列缺损或牙列缺失的治疗方法。种植义齿以其使用舒适度高,咀嚼效率恢复程度高,不损伤邻牙等优点正慢慢成为义齿修复的首要选择。但是牙槽骨骨量不足问题由始至终都是口腔种植医生及学者的一大难题。由于严重牙周病、缺牙时间过长等导致的牙槽骨骨量不足,大量牙列缺损、牙列缺失患者被拒在口腔种植义齿的大门之外。临床上处理骨组织缺乏的技术主要有:植骨术、牵张成骨术、骨替代品充填、引导骨再生技术[2]等。

由于植骨术与牵张成骨技术创伤较大,费用昂贵,病人经常难以接受;同时技术要求很高,难以在基层医院、口腔诊所推广。骨替代品价格更加昂贵,且治疗效果不如自体骨移植。而GBR技术以其操作简单,手术创伤小等优点广泛应用于口腔种植治疗。如今以胶原为基质的GBR膜已有大量商品上市,如: BioGide、BioMend、BioMendExtend、Ossix、TutoDent等,但其降解速度较快,无法与骨组织缓慢生长速度相适应;并且拉伸强度不足,有时会发生免疫及炎症反应。

2.壳聚糖概述

壳聚糖是是甲壳素(学名为:β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖)脱去大部分N-乙酰氨基的产物,其实质是一种N-乙酰氨基葡萄糖与氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接的共聚物。其分子中含有大量有力的羟基、氨基、脱乙酰基,容易对其进行修饰。而且它具有良好生物相容性、可降解性、抑菌性[2],而且良好的成膜性、机械强度及可降解性。纯壳聚糖膜主要不足之处[1]在于:脆性大,在水溶液中的塑性形不足,表面亲水性不足;及其生物活性不如胶原膜,有时会引起炎症反应。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为解决以上不足之处,学者们进行了大量研究。

3.壳聚糖膜在引导再生技术研究进展

提高机械强度的方法往往是在壳聚糖膜中加入高亢拉伸强度的化合物。Wu Haixia等[3]将α-磷酸锆悬液与2% w/v壳聚糖溶液混合,加热反应,烘干成膜,使得壳聚糖膜具有更强的热稳定性、拉伸强度。Lee Eunjung等[4]通过溶胶凝胶法制备二氧化硅/壳聚糖干凝胶复合膜,在不降低抗拉伸强度的前提下弹性模量大大提高。并且加入硅酸盐可以提高壳聚糖膜骨诱导性。

羟基磷灰石(HA)是脊椎动物硬组织的基本结构,是骨骼的主要无机成分,可以直接与骨及其周围组织结合,加快骨愈合速度。Lu Yan等[5]将高温烧结的纳米羟基磷灰石与N-羧乙基壳聚糖混合流涎成膜,制备出纳米羟基磷灰石/N-羧乙基壳聚糖复合膜,比起纯的N-羧乙基壳聚糖膜具有更好的细胞嵌合性,更快的细胞增殖速率。通过这一方法改善了壳聚糖亲细胞性不足的缺点。材料的均一性直接影响到膜的性能,为了制备均一分布羟基磷灰石的壳聚糖膜,Sun Fangfang等[6]通过超声搅拌法将羟基磷灰石粉末均匀溶解在壳聚糖溶液中,用冻干、压缩法制备羟基磷灰石与壳聚糖多层复合膜,并对该种方法制备的膜羟基磷灰石所占质量分数对其物理性质进行研究。发现羟基磷灰石质量百分比不同对其拉伸强度明显影响,该种方法制备的膜在壳聚糖:羟基磷灰石质量比为1:1时,机械性能最好。胶原具有良好的生物相容性,而壳聚糖有较强的机械强度及较缓慢的降解速度,将两者有机结合互相取长补短提高GBR膜的性能。

为解决临床上GBR膜易塌陷是问题,Ku Young等[7]用二氯甲烷、乙酸乙酯溶解聚乳酸,加入到两层壳聚糖纤维网之间,真空干燥,制备如同三明治一样的三层壳聚糖-聚乳酸-壳聚糖复合膜。表面的壳聚糖与组织接触,中间的聚乳酸支架支撑其机械强度。苏云等[8]通过聚乳酸-羟基乙酸共聚物与壳聚糖混合溶解流涎成膜,制备出聚乳酸-羟基乙酸共聚物/壳聚糖复合膜,用于阻挡成纤维细胞,防止组织黏连。聚乳酸-羟基乙酸共聚物具有较大的机械强度,其复合膜可以作为硬膜外阻隔材料以预防椎板切除术后硬膜外瘢痕粘连。该复合膜可以复合干扰素其增强其功效。

4.展望

引导骨再生(GBR)技术20余年的基础研究及临床实践中被证实是一种安全、方便、有效的可以促进骨组织再生的种植牙技术的辅助手段。为许多因牙槽骨骨量不足而不能进行种植义齿修复的患者创造了使用种植义齿的希望。壳聚糖以其良好的成膜性、抑菌性、可降解性、生物相容性及其低廉的成本,成为了骨诱导再生膜基质材料的研究重点。近来以壳聚糖为基质的骨诱导膜研究主要集中在壳聚糖的改性和增强其骨诱导性能的两大方面。虽然各种以壳聚糖为基质材料的骨诱导膜产品仍在动物试验阶段,但大量的实验结果表明其巨大的临床应用潜力[9]。从上述研究,我们可以看出现阶段壳聚糖骨诱导膜的从单一材料向多种材料复合发展,从均一单层膜向内外不均一多层膜发展,从不结合磷酸钙盐向均一结合纳米磷酸钙盐发展,从不结合生长因子向结合一种或多种生长因子并控释方向发展。

【参考文献】

[1]孙皎, 赵信义. 口腔生物材料学: 人民卫生出版社, 2011年3月第1版.

[2]蒋挺大. 壳聚糖: 化学工业出版社, 2001年第1版.

[3]Wu H-x, Liu C-h, Chen J-g, et al. Preparation and characterization of chitosan/alpha-zirconium phosphate nanocomposite films. Polymer International, 2010, 59: 923-930.

[4]Lee E-J, Shin D-S, Kim H-E, et al. Membrane of hybrid chitosan-silica xerogel for guided bone regeneration. Biomaterials, 2009, 30: 743-750.

[5]Lu Y, Zhu A-p, Wang W-p, et al. New bioactive hybrid material of nano-hydroxyapatite based on N-carboxyethylchitosan for bone tissue engineering. Applied Surface Science, 2010, 256: 7228-7233.

[6]Sun F-f, Lim B-K, Ryu S-C, et al. Preparation of multi-layered film of hydroxyapatite and chitosan. Materials Science and Engineering: C, 2010, 30: 789-794.

[7]Ku Y, Shim IK, Lee JY, et al. Chitosan/poly(L-lactic acid) multilayered membrane for guided tissue regeneration. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2009, 90A: 766-772.

[8]苏云, 孟祥俊, 于小光, et al. 干扰素/聚乳酸-羟基乙酸共聚物及壳聚糖/聚乳酸-羟基乙酸共聚物复合膜防止椎板切除术后硬膜外瘢痕粘连的实验. 中国组织工程研究与临床康复, 2008: 4427-4430.

[9]Xu C, Lei C, Meng L, et al. Chitosan as a barrier membrane material in periodontal tissue regeneration. J Biomed Mater Res B Appl Biomater, 2012.

论文作者:蒋世杰1,洪思倩2,张伟华2

论文发表刊物:《医药前沿》2016年6月第16期

论文发表时间:2016/6/22

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