成骨细胞—种植体界面的研究进展

       [摘要]  种植成功的关键是形成良好的种植体—骨界面，其主要影响因素有成骨细胞功能、种植体材料和形态、应力环境等三方面。
[关键词]  成骨细胞；种植体；界面；应力  [中图分类号]  R783．1    [文献标识码]  A  [文章编号]  1003-9872(2003)01-0053-02
    种植成功的关键在于形成良好的种植体—骨界面。常见的骨界面分为间接和直接两种形式。间接界面由一层纤维结缔组织包绕，随时间延长种植体动度会逐渐增大直至脱落。而直接界面由于种植体与周围骨组织直接接触，咀嚼压力被均匀分布到骨组织，使种植体长期保持稳定。如何获得这种理想的界面形式，影响因素很多，主要有成骨细胞功能、种植体材料和形态、应力环境影响等3方面。
1 成骨细胞功能
    成骨细胞是一种由中胚层间充质分化而来的细胞，它可以分泌骨基质，主要成分是I型胶原「1」。胶原纤维形成后，成骨细胞胞质内含钙、磷等成分的小泡状结构便会释放，沉积在胶原纤维上，形成羟磷灰石结晶，使骨基质矿化。同时成骨细胞被包围其中成为骨细胞，产生新的骨组织。因此，成骨细胞的成骨能力强弱对骨组织形成具有直接的影响。目前用于植入增强骨组织修复的自体培养的成骨细胞主要来源于骨膜、松质骨及骨髓。骨膜、松质骨来源的成骨细胞为高分化状态，成骨能力强；骨髓来源的成骨细胞为干细胞，增殖为主，成骨能力弱「2」。此外，很多因素能影响成骨细胞活性，最主要的是多肽类生长因子「3」。如胰岛素样生长因子Ⅱ(IGF—Ⅱ)和转化生长因子B均能促进成骨细胞胶原蛋白和总蛋白的合成，增强细胞中I型胶原mRNA的表达。骨形成蛋白(BMP)中的BMP—2可直接作用于成骨细胞，增强碱性磷酸酶的活性，刺激细胞合成胶原。还有一些因子抑制成骨细胞的功能，如碱性纤维细胞生长因子(bFGF)、转化生长因子B—1(TGF—B—1)、血小板生长因子(PDGF)等能抑制成骨细胞碱性磷酸酶的活性，进而抑制其成骨作用。
2  种植体材料和形态
    种植体的材料、形态不同，物理、生物特性不尽相同，成骨细胞的反应也不同，这会直接影响种植体—骨界面的形成。
    目前用于种植体的材料主要有：金属、聚合物及陶瓷「4」。金属材料又包括医用不锈钢、钴—铬合金、纯钛及钛合金。医用不锈钢抗疲劳强度差，易产生塑形性变，多用于暂时植入体。钴—铬合金虽然机械强度高、相容性好，但其弹性模量(221 000MPa)与皮质骨(21 000MPa)相差较大，故逐渐被生物相容性更好、弹性模量较小(110000MPa)，能通过氧化物与周围骨组织形成化学结合的纯钛及其合金所取代。聚合物由大量单体通过化学反应聚合而成，用于种植体的研究兴起于20世纪中期，但易疲劳老化一直是其致命弱点。陶瓷因相容性好，诱导活性强被引人种植领域，但质脆的特性及过高的弹性模量(330 000MPa)易导致种植体脱落和骨组织断裂。
    Frank「5」将成骨细胞分别与不锈钢、钛、生物陶瓷、长石陶瓷及釉瓷共同培养后发现不锈钢、钛和生物陶瓷表面细胞的贴附情况良好，而长石陶瓷及釉瓷表面的细胞在两天后出现了膜损害及疣状坏死，提示该两种材料有明显的细胞毒性。近年来，等离子体喷涂羟基磷灰石(HA)金属种植体成为研究热点。许多学者「6～8」对喷涂HA和未喷涂HA的种植界面进行对比，喷涂HA金属种植体在组织形态学及生物力学方面有明显的优越性。体外实验「9」表明喷涂HA的表面(预处理或未处理)与纯钛相比有更高的细胞贴附率。Michaal等「10」的临床观察报告显示术后7—8年随访，HA涂层的种植体成功率高达97．5％。
    种植体形态包括宏观和微观表面形态。宏观形态有叶状、锚状、螺旋状、网状、针钉状、基架状及圆柱状。目前多数学者「11」主张采用旋转对称性设计，即单圆柱体，它可以将绝大部分应力均匀传递到颌骨内，不会形成明显的应力集中。过去流行的锚状或翼状种植体逐渐被淘汰。带螺纹的种植体因对骨组织机械损伤小、与骨组织密合程度高、接触面积大而且有较好的稳定性，故临床应用前景广泛。