浓缩生长因子在口腔组织再生工程中的应用研究新进展

2024-7-17 10:07  来源:
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    临床上,因口腔颌面部外伤、炎症、肿瘤和先天性疾病等原因所造成的口腔软硬组织缺损极为常见,影响口腔功能和美观。运用组织工程学原理治疗口腔软硬组织缺损已成为当前的研究热点。作为组织工程的三大要素之一,生长因子在调控组织修复及促进组织愈合中发挥重要作用,是实现理想的组织再生的必要条件。

    浓缩生长因子(concentrated growth factor,CGF)是通过差速离心血液制备的最新一代血小板浓缩制品,其内含有丰富的生长因子和类似于天然血凝块的纤维蛋白基质,对软、硬组织都具有较强的促愈合能力,已被广泛应用于口腔组织再生工程中。本文将对CGF 的组成和生物学功能及其在口腔骨组织、牙周组织以及牙髓组织再生中的应用研究进展进行综述,为CGF 在口腔组织再生工程中的进一步研究提供参考。

    1.CGF 的制取和组成

    CGF 的制取:CGF 是在富血小板血浆和富血小板纤维蛋白(platelet rich fibrin,PRF)的制取基础上改变离心速度制备的新一代血液提取物,是第三代血小板浓缩物,于2006 年由Sacco 等提出并制备。首先将抽取的静脉血样本(约10 ml)置于无抗凝溶液的无菌离心管中,然后将离心管置入特殊的CGF 离心设备(Medifuge公司,意大利)中进行离心。

    通过差速离心程序,样本分为上、中、下层,最上层是无纤维蛋白原和凝血因子的血浆,也称贫血小板血浆(platelet-poor plasma,PPP);中间层含有CGF 为富含血小板和生长因子的纤维蛋白凝胶层,即CGF;最下层为红细胞层。弃去PPP 上清,使用无菌镊子和剪刀剪去红细胞层后即可获得CGF。使用按压钳或无菌纱布轻轻按压CGF 就可以获得CGF 纤维蛋白膜,可用作引导组织再生的生物活性屏障膜。

    CGF 的组成:CGF 蛋白凝胶内富含大量的血小板和血小板衍生生长因子、免疫细胞及纤维蛋白,在促进组织再生中发挥重要作用。这些因子可单独或协同作用,控制细胞的增殖和分化、促进血管生成及细胞外基质的合成,进而促进软硬组织的再生修复。血小板α 颗粒是生长因子的储存库,内含多种关键的细胞生长因子,CGF 的纤维蛋白层与红细胞层之间有大量血小板和白细胞聚集,对组织的修复和愈合发挥重要的调控作用。

    2.CGF 在骨组织再生中的应用

    临床上,当继发于感染、创伤、肿瘤切除的骨缺损或先天畸形所导致的大段骨丧失时,骨的再生潜能有限,无法完全自行修复,影响牙周、种植等治疗方案的设计和预后,因此,运用组织工程学的方法促进骨组织的再生和愈合成为目前的研究热点。CGF 中含有多种促进骨组织再生的生长因子,对多种干细胞有增殖及成骨分化的作用。

    研究表明,CGF 中的活性蛋白因子可促进细胞的增殖、迁移并能与靶细胞的跨膜受体结合,通过TGFβ/Smad 等信号通路促进细胞内成骨相关基因和蛋白的表达,诱导细胞的成骨分化,进而促进骨组织再生。由CGF 制备的纤维蛋白凝块膜具有多种用途,如加速骨整合、促进牙槽骨再生、提高种植体稳定性等,并因其具有促进血管生成的作用而加速伤口愈合和成骨,减少拔牙术后反应等。

    研究表明,CGF 不仅能促进骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSC)向成骨方向分化,而且CGF 与BMSC 结合时可形成纤维蛋白支架,其不仅具有诱导成骨的作用,且能辅助血管新生。CGF 与BMSC 的复合物具有优异的骨诱导活性。

    3.CGF 在口腔种植术中的应用

    在口腔种植领域中,CGF 已成功应用于种植体周围骨组织修复、种植位点保存、牙槽骨增量及上颌窦提升等。CGF 有助于获得种植体周围垂直骨增量,并显著提高新生骨的质量。但有学者在重度骨缺损的位点植入种植体,并将CGF 与Bio-Oss 混合后植入骨缺损区,术后3 个月复查,X 线片分析发现种植体周围有大量新骨生成,并形成了稳定的骨结合。另外一项临床研究将CGF 和自体骨混合后填充种植体周围较大的骨缺损区,结果显示2 个月后骨再生完成。

    Durmuşlar 等通过对20 只新西兰大白兔建立种植体周围骨缺损的动物模型,评估CGF 对骨愈合的作用,研究表明,自体骨和CGF 的组合可实现骨缺损的有效修复,而单独使用CGF 则效果不佳。临床上常采用上颌窦提升术来解决上颌后牙区种植骨量不足的问题。CGF 已被证实可以在上颌窦底提升术中提高骨再生速率,缩短骨愈合时间,CGF 单独使用或者与其他骨移植材料联合使用均能有效地提升上颌窦底骨高度。

    Adali等对10 例需要双侧上颌窦外提升的患者进行对比研究,一侧使用同种异体骨混合CGF 材料,另一侧单独使用同种异体骨,术后6 个月发现,添加了CGF 的一侧骨高度更加稳定。Chen 等使用改良的上颌窦提升术和CGF 在16 例平均剩余牙槽骨高度为3. 23 mm 的患者中安装了25 个短种植体。术后,对种植体进行临床评估,并使用锥形束计算机断层摄影术测量垂直骨增量,12 ~ 32 个月的随访结果表明种植体生存率为100%,且牙槽骨骨增量效果明显。上颌窦穿孔是上颌窦提升术的常见并发症,有研究报道CGF 通过释放生长因子激活血管系统,促进血管生成,其黏附和再生性能有助于上颌窦穿孔部位的消失和软组织的愈合。

    4.CGF 在牙周组织再生中的应用

    牙周疾病包括影响牙周支持组织的多种炎症破坏性疾病,而牙周组织的重建和再生仍然是目前口腔临床治疗的难点。牙周再生是指功能性支持组织,包括牙槽骨、牙骨质和牙周膜的完全再生修复。研究表明,CGF 中的多肽生长因子在参与牙周伤口愈合的细胞生长和分化中发挥重要作用。

    在肿瘤坏死因子-α诱导的牙周炎的治疗中,CGF 可刺激人牙周膜成纤维细胞的增殖,而且不会产生免疫反应。Lei 等比较了PRF 和CGF 联合引导组织再生术对慢性牙周炎患者骨内缺损的治疗效果,结果表明PRF 和CGF 均能在两周内实现生长因子的长效缓慢释放,且均对牙周炎骨内缺损展示出较好的疗效。

    Xu 等分别将CGF 和CGF与Bio-Oss 的混合物用于单壁骨内缺损修复,并记录术后探诊深度和临床附着水平的变化,结果表明CGF能有效改善骨缺损,减小牙周袋深度,与Bio-Oss 混合使用后,其早期修复效果更好、更稳定。重度牙周炎会引起牙槽骨的严重吸收,导致根分叉病变,牙齿的松动、移位甚至脱落。

    高强等研究了CGF 联合引导骨再生术(guided bone regeneration,GBR)对重度牙周炎患者细胞增殖及骨吸收的影响,结果表明CGF联合引导骨再生术能抑制炎症反应和细胞凋亡,降低骨吸收并促进牙周组织的修复重建。另有学者比较了CGF和Bio-Gide 分别作为屏障膜治疗下颌磨牙Ⅱ度根分叉病变的临床效果,结果表明CGF 可以替代传统引导骨再生术,用于下颌磨牙Ⅱ度根分叉病变的治疗。研究表明,CGF 能调节牙龈来源间充质干细胞的增殖和分化。

    CGF 因其优秀的组织再生能力,已成为膜龈手术的研究热点。Krishnakumar 等对因刷牙不良而出现双侧多发性牙龈退缩的患者进行牙周治疗,对比研究PRF 和CGF 的治疗效果。术后3 个月,PRF和CGF 组均获得了临床满意的根部覆盖率,而术后第10 天,CGF 较PRF 促进伤口愈合的速度更快。

    Dogan等联合CGF 和冠向复位瓣技术与单独使用冠向复位瓣技术治疗多个邻牙牙龈退缩,术后发现前者治疗后的牙龈宽度和牙龈厚度均较后者有明显改善,术后牙龈退缩风险显著降低。尽管生长因子在牙周再生中显示出巨大的潜力,但CGF 是否能用于软组织再生目前仍存在争议,有学者认为其再生效果非常有限。CGF 在种植体周围炎的治疗中也展现出较好的疗效。

    Isler 等分别将胶原膜和CGF 与骨替代物结合治疗种植体周围炎,结果显示治疗后种植体周围的平均牙龈指数、探诊出血、探诊深度、临床附着水平和黏膜退缩量均较术前明显降低,两种治疗方法均在临床和影像学上展示出了良好的治疗效果。然而,CGF的溶解性和稳定性尚不足以充当4 ~ 6 周的屏障膜。

    5.CGF 在牙髓组织再生中的应用

    年轻恒牙由于根尖孔未完全成形,当牙髓组织因龋或遭受外伤暴露后,易导致牙髓的细菌性感染甚至牙髓坏死,引起年轻恒牙牙根发育不全。临床研究证明,牙根发育不全的年轻恒牙在受外伤而发生牙髓坏死时,采用牙髓再生术治疗能获得令人满意的结果。Xu 等研究发现,CGF 不仅能抑制促炎因子的释放,促进经脂多糖诱导的牙髓干细胞(dental pulp stem cells,DPSC)的增殖、迁移及其成牙/成骨分化,而且能促进牙本质-牙髓复合体的再生,实现比格犬模型中年轻恒牙的继续发育。

    Jin 等运用不同剂量的CGF作用于牙髓干细胞,结果表明高剂量CGF 能促进DPSC的增殖,而低剂量CGF 可促进DPSC 的迁移及其向成牙本质细胞及内皮细胞的分化,促进血管新生,而血管新生是牙髓再生的重要前提。有其他学者研究发现1% ~ 10%的CGF 提取物对干细胞增殖呈剂量依赖性,而20%的CGF 则具有抑制作用。与外源移植的干细胞治疗比,利用宿主的内源细胞实现牙髓组织修复和再生更有优势,是目前临床上牙髓再生的最可行的途径。

    丁江峰等将CGF 作为根管内支架进行年轻恒牙的再生性牙髓治疗,结果显示针对根管内血凝块形成不足的年轻恒牙,使用CGF 代替血凝块充当支架在临床治疗中是可行的。CGF 作为生物材料与丰富的生长因子和趋化因子的良好结合,在炎症、增殖、迁移、成牙/成骨分化等方面具有良好的调控特性,其对牙髓干细胞的影响及其在牙本质-牙髓复合物再生中的潜在应用,有望成为一种理想的牙髓组织工程支架材料。

    6.总结与展望

    CGF 作为最新一代的血小板浓缩制品,可以从患者的静脉血中提取,生物安全性高。CGF 中富含多种具有生物活性的生长因子,可单独或协同控制细胞的增殖和分化、促进血管生成及细胞外基质的合成,进而促进软硬组织的再生修复。CGF 可积极影响调节神经元标志物的表达、生长因子的释放和神经突长度。

    CGF 中呈三维网状结构的纤维蛋白基质能为细胞的迁移、黏附提供稳定的支持空间,其内缓慢释放的生长因子能调控血管新生和新骨形成。因此,CGF 作为一种潜在的生物活性支架材料,目前已被广泛应用于口腔种植体周围软硬组织的再生、拔牙创的位点保存、牙周手术、根尖周手术及牙髓血运重建等。

    虽然CGF 在口腔临床中应用广泛,但仍具有一定的局限性,如体内降解速度较快以及随着降解所引起的机械性能改变等,导致其长期的骨引导和骨诱导作用不足,常需与植骨材料联合应用。此外,关于CGF确切的临床效果仍存在争议,实验结果也不尽相同。组织再生是一个复杂的过程,生长因子发挥作用的最佳浓度、作用时间还有待研究,CGF 与其他生物材料的协同作用机制尚不明确,因此,需要更多的研究来明确CGF 的作用机制及长期效果。在临床应用中,口腔医生应综合评估,严格把握CGF 的适应证,使其更好地应用于临床。

编辑: KQ88新闻网管

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