组织工程技术在牙槽骨修复中的应用
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组织工程技术在修复骨组织中的应用随着人口老龄化和人们对健康生活质量的追求,骨组织修复成为医学界关注的热点之一。
骨组织缺陷的产生是多种疾病、手术、外伤等原因造成的。
传统的治疗方法包括传统的接骨术、骨移植等手术方法和一些药物手段。
然而,这些方法存在一些问题,例如手术后恢复时间长,易感染,且不能复制完整的骨组织结构。
由于这些问题,越来越多的医生和科学家把目光投向了组织工程领域。
组织工程技术是利用可生长的细胞、生物材料和生物化学因素来重建、替代人体组织和器官的一种技术,是近年来医学领域中的一项突破性技术。
在修复骨组织方面,组织工程技术可以模拟人体肌骨组织的生长过程,通过选择性的生物材料、干细胞、基质和生长因子等实现骨组织再生。
与传统手术方法不同,组织工程技术可以在保留完整骨组织结构的同时,让患者更快速地康复。
目前,组织工程技术在修复骨组织上已有很多成功应用,下面我们来详细讲解其中的一些应用。
一、三维打印技术辅助骨组织修复三维打印技术是一种立体制造技术,可以根据设计图案快速打印出所需部件。
在骨组织修复方面,三维打印技术可以根据患者的具体情况进行定制,制造出适合患者的骨修复材料,可以更精确地复制完整的骨组织结构。
同时,三维打印技术还能够制造支架和植入物,能够在手术中为患者提供更好的帮助。
三维打印技术在骨组织修复中的应用方案已经逐渐成熟,并取得了很好的效果。
通过三维打印技术制造的骨修补材料不仅能够提供高质量的复原效果,还可以减少术后恢复时间。
二、基于干细胞和生长因子的组织工程技术干细胞和生长因子是组织工程技术中的核心部分。
干细胞具有自我分化和增殖的能力,能够在合适的条件下分化为骨细胞。
而生长因子则能够促进干细胞的增殖和分化,有助于干细胞在身体中生成更多的骨细胞。
目前,通过基于干细胞和生长因子的组织工程技术替代骨组织的应用越来越多,已经成为骨组织修复的重要手段。
三、人工骨和生物可吸收材料的应用人工骨和生物可吸收材料是在修复骨组织方面广泛应用的一种材料。
综 述 收稿日期: 2003-07-31作者简介: 翟敏(1975-),男,安徽人,硕士研究生.骨组织工程研究在口腔医学领域中的应用翟 敏(综述), 廖建兴, 潘可风(审校)(同济大学口腔医学院,上海 200072)关键词: 骨;组织工程;缺损修复中图分类号: R783; 文献标识码: A 文章编号: 10052 4979(2004)022 01602 03 1988年,美国NSF (National Science F oundation )的一个专门工作小组对组织工程学的内涵做了如下的定义:“应用工程科学和生命科学的原理和方法,解释正常和病理的哺乳动物的组织和器官的功能关系,并且发展具有生物活性的人工替代物来恢复、维持,或提高组织、器官的功能”。
它的目标是再生自然的组织,以替代受损伤和缺损的组织和器官。
1 骨组织工程的基础研究1.1 种子细胞 组织工程骨常用的种子细胞是骨髓基质干细胞,它是成体干细胞中的一种,具有来源丰富、取材容易、体外培养时增殖稳定能表达成骨细胞的表型、植入机体内能继续快速进行成骨活动。
骨髓基质干细胞包括骨髓基质细胞(bone marrow stromal cell ,BMSC )和骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stem cells )。
有学者认为这是两种完全不同的细胞,虽然两者均具有多分化潜能,可分化为成纤维细胞系、网状细胞系及成脂肪细胞系、成骨细胞系等1,2。
骨髓基质细胞是骨髓中对血细胞起支持作用的多种细胞群,常采用密度为11077的Ficoll 液离心分离或直接骨髓获取,原代培养,骨髓基质细胞形态多样。
骨髓间充质干细胞是骨髓中一种多潜能干细胞,体外培养形态呈单一的纤维条索样。
一般用密度11073的Percoll 液分离获得。
尽管骨髓基质干细胞有许多表面抗原和抗体,由于没有特异性的分子探针在原位识别它,所以还不能够确定它的精确的位置和数量3。
由于干细胞难以明确的分离,实际上所用的是一种介于干细胞和成熟细胞间的一种非成熟细胞4。
组织工程技术在牙槽骨修复中的应用牙槽骨修复是一种术后恢复患者咀嚼功能和咬合稳定性的重要手术。
组织工程技术是近年来发展起来的一项新技术,通过利用生物材料和细胞培养技术,来修复和再生受损组织。
在牙槽骨修复中,组织工程技术的应用可以提供一种有效的治疗方式。
组织工程技术可以用于牙槽骨缺损的修复。
牙槽骨缺损是由于牙齿脱落或牙槽骨发生病变而导致的,严重影响患者的口腔功能和外观。
传统的修复方法主要依赖于人工植体或移植骨材料,但这些方法存在着许多限制和缺点。
而组织工程技术通过使用生物材料和细胞培养技术,可以制作出具有活性的人工骨组织,能够促进新骨的生长和再生。
通过将这种人工骨组织植入患者的牙槽骨缺损区域,可以更加有效地修复缺损,并恢复患者的口腔功能和外观。
组织工程技术可以用于种植体的修复。
种植体是一种人工人工植体,用于替代缺失的牙齿。
由于种植体与牙槽骨之间没有牙周膜的连接,容易导致牙槽骨吸收和种植体的松动。
为了解决这个问题,组织工程技术可以用于制造出一种与牙槽骨更加相似的组织,即牙周膜。
通过将这种人工牙周膜植入种植体周围的牙周组织中,可以增加牙槽骨与种植体之间的稳定性,减少牙槽骨吸收和种植体松动的风险。
组织工程技术在牙槽骨修复中具有广泛的应用前景。
它可以用于牙槽骨缺损的修复、种植体的修复和牙槽骨移植。
这种技术可以提供一种有效的治疗方式,可以修复受损的组织,恢复患者的口腔功能和外观,提高患者的生活质量。
随着组织工程技术的不断发展和完善,相信在不久的将来,它将会成为牙槽骨修复领域的重要治疗方法。
组织工程技术在牙髓治疗中的应用随着牙科医学技术的不断发展,牙髓治疗作为一项主要的牙科治疗方式,有越来越多的新技术被应用到其中。
其中,组织工程技术作为一种新兴的治疗手段,已经开始被应用在牙髓治疗领域中。
本文将从组织工程技术的基本概念开始,探讨组织工程技术在牙髓治疗中的应用,最后对其未来的发展进行展望。
一、组织工程技术的基本概念组织工程技术是一种应用生物学、材料科学、医学工程学等多个学科知识,结合生物学细胞培养与原位移植、高聚物合成技术等技术手段制备新型器官和组织的技术。
其主要思想是通过细胞与支架材料的相互作用,促进细胞生长和修复组织的形成,从而实现重建和修复组织的目的。
组织工程技术被广泛应用于心血管、神经、肝脏、肺部等多个领域。
二、组织工程技术在牙髓治疗中的应用1.神经再生在牙髓治疗中,需要处理的一个重要问题是牙髓死亡所引起的牙神经受损。
因为传统的治疗方法往往无法有效地修复受损的牙神经。
而组织工程技术可以通过培养神经元或神经干细胞,并将其注入受损部位进行修复。
这样不仅可以促进神经的再生,也可以避免人工材料的使用。
2.组织再生牙髓是牙齿内部的一种重要组织,具有类似于造血干细胞的功能。
而组织工程技术可以通过在受损区域内培养干细胞和生物材料,从而重建受损的组织,达到牙髓组织再生的效果。
组织工程技术可以在不使用人工植入材料的情况下,使牙齿得到完整的治疗,并恢复生理功能。
3.人工牙髓的制作传统的牙髓治疗通常是通过人工材料填充牙髓腔,以达到治疗的效果。
但是,这种方法往往会导致牙齿的变脆和色素沉积。
而通过组织工程技术的方法,可以培育适合的细胞,增强细胞生长和分化的活性,并将其移植到受损的牙髓处,从而获得牙髓组织的再生和修复。
这种方法的优点在于不需要使用人工材料,从而减少了对牙齿的破坏。
三、组织工程技术在牙髓治疗中的局限性虽然组织工程技术在牙髓治疗中已经取得了很好的效果,但是它仍然存在着一些局限性。
首先,组织工程技术的技术难度较大,需要掌握许多复杂的技术和培养方法。
引导骨再生膜技术(GBR)及复合BMP组织工程骨在口腔科的临床应用GBR、BMP以及复合BMP的组织工程骨被广泛应用于医学的各个学科,其联合应用更是近几年来研究、发展的趋势。
本文就其在口腔科的应用和发展作一综述。
标签:引导骨再生膜术;骨形态发生蛋白;组织工程骨随着组织工程和基因工程的发展,GBR、BMP及复合BMP的组织工程骨在临床医学中的应用越来越广泛。
现就其在口腔科的应用和发展现状作一综述。
1引导骨再生膜技术在口腔科的应用引导骨再生膜技术(guided bone regeneration,GBR)是继引导组织再生技术(guided tissue regeneration,GTR technique)的发展和推广。
它是采用生物材料制成的生物膜在牙龈软组织与骨缺损之间人为地竖起一道生物膜屏障,阻止软组织中成纤维细胞及上皮细胞长入骨缺损区,确保成骨过程在无成纤维细胞干扰的前提下逐渐完成,最后实现缺损区完全的骨修复[1]。
随着生物材料的不断更新,该技术已经越来越完善和成熟,已被广泛应用于口腔科。
引导组织再生技术最早应用在牙周病学中,其后推广到口腔种植外科、口腔修复及口腔颌面外科中。
在口腔种植外科中被应用于种植体周围骨量不足的治疗中,为种植体周围骨组织提供足够的、稳定的生长空间,起一定的骨引导的作用。
在口腔颌面外科中已被应用于牙槽嵴裂的整复、外伤后造成的牙槽骨缺损的修复以及颌骨囊肿的治疗中。
其与复合组织工程骨的联合应用,有望在不久的将来用于修复大段颌骨的缺损[2]。
1.1常用材料:在GBR中,其膜材料常分为可降解和不降解两种,不可降解材料中常见的有膨体聚四氟乙烯,该材料柔韧性好,易于操作且生物相容性好,此外不可吸收性膜材料还有微孔滤膜、生物性硅酮膜等。
但不可吸收性膜由于在人体内不能降解吸收,需二次手术取出,增加了患者的痛苦、医疗费用,而且二次手术容易造成对术区周围组织的损伤,缺点甚多。
其逐渐被可降解的生物膜所取代。
组织工程技术在牙槽骨修复中的应用组织工程技术是一种新的生物力学技术,它利用生物材料和生物细胞以及生物合成技术来修复组织,包括骨组织。
牙槽骨缺损是一种常见的口腔问题,牙槽骨缺损的恢复一直是牙科领域中的难题。
近年来,随着组织工程技术的发展,其在牙槽骨修复中的应用也得到了广泛的重视。
牙槽骨缺损通常是由于牙齿损坏、牙槽骨疾病、牙槽骨受伤、龋齿等原因导致,严重影响牙齿的稳定性和美观度。
传统的牙槽骨修复方法包括移植、植骨术、自体骨移植等,这些方法通常需要切开口腔,切开口腔会造成一定的创伤,这些方法也有一定的局限性,比如术后骨愈合时间长、术后疼痛不适等问题。
相比传统方法,组织工程技术在牙槽骨修复方面有着很多的优势。
首先,组织工程技术可以不用切开口腔,通过局部注射或手术钩吊等方式直接投入到缺损部位。
其次,组织工程技术可以通过生物材料和细胞技术,不仅可以恢复牙槽骨的形态和结构,还可以增强牙槽骨的功能和机械强度。
最后,组织工程技术可以缩短骨愈合时间,减轻患者的术后疼痛和不适感。
目前在临床上,常用的组织工程技术主要包括自体骨细胞移植、异种骨移植、骨代用材料、生长因子和干细胞等。
其中,自体骨细胞移植是应用最为广泛的技术之一。
该技术主要是通过取出患者自身的骨细胞,培养、增殖、定植后移植到缺损的部位进行修复。
该方法具有明显的优势,如移植物来源可靠,具有高生物相容性和生物活力,能够重建缺损的形态和结构,同时又不会引起免疫反应等副作用。
另外,骨代用材料也是牙槽骨修复中常用的组织工程技术之一。
骨代用材料主要由人造材料、矿物质和天然非动物组织等构成,具有良好的稳定性和生物相容性,能够重建牙槽骨的形态和结构。
此外,生长因子也是牙槽骨修复中的一种有效手段。
生长因子主要是促进骨细胞增殖和分化的机制,能够促进新骨组织形成和成熟,从而实现牙槽骨缺损的修复。
总之,组织工程技术在牙槽骨修复方面的应用正在逐渐得到广泛的应用。
在未来的发展中,随着技术的进一步成熟和发展,组织工程技术将会成为牙科领域中牙槽骨缺损的主要修复手段。
#论著#组织工程技术修复犬牙槽骨缺损的实验研究王敏翁雨来胡晓洁张艳柴岗祝联刘伟崔磊冯希平曹谊林=摘要>目的研究以犬骨髓基质细胞(bone marrow stromal cells,BM SC)为种子细胞,利用组织工程技术修复水平型牙槽骨缺损的可行性。
方法抽取成年犬骨髓,用梯度离心法获取单个核细胞,经条件培养液体外诱导培养后,进行组织化学、免疫细胞化学、扫描电镜检测,并将培养的第3代细胞与藻酸钙形成复合物。
在犬双侧下颌第3、4前磨牙和第1磨牙颊侧制备冠根向深5mm的水平型牙槽骨缺损,用以下方法进行治疗:(1)细胞-藻酸钙复合物修复组;(2)藻酸钙对照组;(3)空白对照组。
4、12、24周后经组织学检查骨缺损修复情况。
并比较12周时实验组与对照组的修复效果。
结果在体外经诱导培养的BM SC可表达AK P、cbfa1、Ñ型胶原等,表现出成骨细胞活性;4、12、24周细胞-藻酸钙复合物修复部位显示逐渐有骨形成;第12周时,实验组牙槽嵴高度可增高214mm?019mm,达到原来的48159%,空白对照组增高018mm?018mm,达到原来的15176%,材料对照组增高110mm?019mm,达到原来的19174%,实验组的牙槽嵴增高度和修复率与两对照组均有显著性差异(P<0101)。
结论能以BM SC为种子细胞,以藻酸钙为支架材料,利用组织工程技术部分修复水平型牙槽骨缺损。
=关键词>生物医学工程;骨髓细胞;藻酸盐Repair of alveolar bone defect with tissue engineered bone:an experim ental study of dogs WA N GM in*,W EN G Y u-lai,H U Xiao-j ie,ZH A N G Yan,CH A I Gang,ZH U Lian,L I U Wei,C UI Lei,FEN G X i-p ing,CA O Yi-lin.*D ep ar tment of Plastic Surgery of the9th H osp ital,Shanghai SecondM edical University.Shanghai T issue Engineer ing Resear ch Center,Shanghai200011,ChinaCorresponding author:CA O Y-i lin=Abstract>Objective T o study the feasibility of repairing ex perimental horizontal alveolar bonedefects by t i ssue engineer ing based on bone marrow stromal cells(BM SC).Methods Dog bone mar rowmononuclear cells were iso lated from the bo ne marrow by g radient centrifug ation and then cultured inconditional medium to be induced to become osteogenic.I mmuohistochenistry w as used to ex amine theex pression of co re-binding factor alpha subunit1(Cbfa1),osteocalcin(OCN),and typeÑcollagen in thecultured BM SCs.Histochemical technique w as used to examine the expression of alkaline phosphatase(AK P)in the BM SCs.Inversed phase-contrast microscopy and electron microscopy were used to observ et he morpholog y and proliferation of t he BM SCs.Induced BM SCs at passage3w er e harv ested and mixedw ith calcium alginate to form a gelatin form cel-l scaffold construct.A hor izontal alveolar bone defect(5mmhig h)w as created surgically in each buccal side o f the mandibular premolars3and4and molar1of11dogs.T he defects was randomly repaired w ith a cel-l scaffold construct(exper imental group,20teeth),calcium alg inate alone(contr ol g roup A,15teeth),or left untreated(control group B,12teeth).At four,t welve,and twenty-four w eeks after oper ation,2,7,2dogs were killed respectively and block sections o fmandibular bo nes at the defects w er e collected and processed for g ross and histolo gical observation as well asX-ray ex amination.T he status of bone r epair12weeks after oper atio n in the3groups w as compared.Result In v itro induced BM SCs exhibited an osteo genic pheno type.Since the passage3calcium saltsedimentation could be seen in the extr acellular stroma of BM SCs.Cbfa1,ty peÑcollag en,and A KP w er eex pressed in the BM SCs in every passage.OCN was ex pr essed since the second passage.Histolog ically,bone nodule structur e was observed in the exper imental group4w eeks after oper at ion.T he eng ineered bonebecame more mature,similar to the normal bone,12weeks after oper at ion.T welve w eeks after operation,t he alveolar ridge reg eneration amounted to a repair heig ht of2.43?0.93mm,0.98?0.87mm,and0.78?0.75mm and r eached48.59%,19.74%,and15.76%of the orig inal height in the exper imental group,control group A,and control group B respectively,w ith a significant difference between the ex perimental基金项目:九七三国家重点基础研究发展规划基金资助项目(G1999054300)作者单位:200011上海第二医科大学附属第九人民医院整形外科上海组织工程研究中心(王敏、胡晓洁、张艳、柴岗、祝联、刘伟、崔磊、曹谊林),口腔内科(翁雨来),口腔预防科(冯希平)通讯作者:曹谊林and contro l groups A and B(all P<0.01).C onclusion BM SCs can be induced to become osteogenic and be used as seed cells to eng ineer bone tissue and repair ex perimental alv eolar bone defect.=Key words>Biomedical engineering;Bone marrow cells;Alginates牙周病是一种慢性破坏性疾病,损坏牙周支持组织,尤其是牙槽骨的破坏和丧失可导致牙齿脱落,严重影响患者生活质量。
组织工程技术在牙槽骨修复中的应用随着人们对口腔健康重视程度的提高,口腔疾病的治疗已经不再局限于切除损伤组织或牙齿的传统方式,口腔组织工程技术的应用也逐渐被广泛采纳。
牙槽骨作为支撑和固定牙齿的基础,牙槽骨缺损及吸收程度直接影响着牙齿的稳定性和正常功能,因此,牙槽骨修复也成为了口腔组织工程技术广泛应用的一个领域。
牙槽骨构成的基质主要由羟基磷灰石、胶原蛋白和其他无机、有机物质组成。
然而,牙槽骨缺损和吸收常常导致基质的失血,进而延缓组织修复和重建的过程。
因此,探究可靠的牙槽骨修复方法显得尤为重要。
目前,应用牙槽骨组织工程技术的方法大多数集中于融合新型生物材料、移植自体生物材料和细胞治疗等方面,具有以下几个优点:1. 可以提高牙齿种植的成功率和维持时间。
移植经过合适的自体生物材料、细胞和其他生物学因素的修复和再生的牙槽骨能够有效地固定种植物,防止其脱落和松动,大大提高种植牙的成功率。
2. 可以有效地代替人造材料、减少植入物排斥。
有学者指出,人工合成材料虽然有一定的牙槽骨修复作用,但不可避免会导致免疫反应,引起排斥等不良反应。
而将自体组织或干细胞移植到受损的位置,不仅可以避免机体免疫排斥,同时也可以刺激再生和修复组织的形成,达到更好的效果。
3. 可以减轻受损部位的痛苦和恢复时间。
虽然目前口腔组织工程技术的应用已经得到广泛认同,牙槽骨修复也成为了研究的重点,但仍存在一些问题待解决。
如目前尚未商业化应用的骨组织工程产品,其治疗效果仍需要严谨的研究和实验。
还有一些研究提到,由于许多生物材料的固定塑性和组织匹配性存在差异,会导致修复牙槽骨的材料缺乏稳定性和可靠性。
总体而言,牙槽骨修复的组织工程技术能够有效地治疗牙槽骨缺损和吸收问题,并改善现有技术的不足。
但相应地,它也需要进一步完善和改进,寻找更为理想的牙槽骨修复方案。
口腔组织工程进展总结在医学领域不断发展的今天,口腔组织工程作为一个充满希望和潜力的分支,正为口腔疾病的治疗和口腔组织的修复带来革命性的变化。
口腔组织工程旨在利用生物材料、细胞和生长因子等要素,构建具有生理功能的口腔组织,以恢复口腔的正常结构和功能。
一、口腔组织工程的基础要素1、细胞细胞是口腔组织工程的核心组成部分。
常见的细胞类型包括牙髓干细胞、牙周膜干细胞、口腔黏膜上皮细胞等。
这些细胞具有自我更新和分化的能力,能够在适宜的环境中发育成为特定的口腔组织细胞。
2、生物材料生物材料在为细胞提供生长支架和支持结构方面发挥着关键作用。
它们需要具备良好的生物相容性、可降解性和适当的机械性能。
例如,胶原蛋白、壳聚糖、聚乳酸等材料被广泛应用于口腔组织工程。
3、生长因子生长因子能够调节细胞的增殖、分化和迁移。
在口腔组织工程中,常用的生长因子如骨形态发生蛋白(BMP)、转化生长因子β(TGFβ)等,有助于促进骨组织和软组织的形成和修复。
二、口腔组织工程在不同组织修复中的应用1、牙髓组织再生牙髓一旦受损或感染,传统治疗方法往往难以完全恢复其功能。
口腔组织工程为牙髓再生提供了新的途径。
通过将牙髓干细胞与生物材料和生长因子结合,可以构建出类似牙髓的组织,有望恢复牙髓的感觉和营养供应功能。
2、牙周组织再生牙周炎是导致牙齿松动和脱落的常见疾病。
利用牙周膜干细胞和生物材料构建的组织工程牙周膜,能够促进牙周组织的再生,包括新的牙槽骨、牙周韧带和牙骨质的形成,从而增强牙齿的支持结构。
3、口腔黏膜修复口腔黏膜损伤或病变会影响口腔的正常功能和舒适度。
组织工程口腔黏膜的构建可以加速黏膜的愈合,提高修复质量,减少瘢痕形成。
4、骨组织再生在口腔领域,牙槽骨的缺失是常见问题,如拔牙后的骨吸收。
通过使用骨组织工程技术,将成骨细胞或干细胞与骨诱导材料相结合,可以有效地促进牙槽骨的再生和重建。
三、当前面临的挑战尽管口腔组织工程取得了显著进展,但仍面临一些挑战。
组织工程学在骨修复中的应用研究骨折修复一直是一个医学难题,而组织工程学作为一种新的技术手段,逐渐被引入到骨折修复中。
本文将重点探讨组织工程学在骨修复中的应用研究。
一、什么是组织工程学?组织工程学是一种综合性学科,它是基于细胞、生物材料及生物力学的研究和应用,将这些元素结合在一起,用以构建人工组织、器官或细胞,并在人体内进行功能性修复的过程。
组织工程学是将机械工程、生物化学和细胞生物学等多学科知识融合在一起,以模拟生物体的复杂组织结构和生理功能。
二、组织工程学在骨修复中的应用研究与传统的骨折修复方式相比,组织工程学是一种更为有效和实用的方法。
组织工程学主要应对的是临床上较难治疗的骨缺损,这种方法通过组织工程学的技术手段,将生物材料和细胞培养环境结合在一起,进而实现有效的骨发生和骨再生。
在骨修复中,组织工程学有三个核心组成部分:种子细胞、支架和生长因子。
1. 种子细胞种子细胞是组织工程学中最重要的部分,它们是经过体外培养和诱导后,具有分化多种细胞能力的细胞。
在骨修复中,种子细胞主要来源于骨髓或脂肪组织中的间充质干细胞。
种子细胞的目的是为了在体内建立一个新的骨结构,进而实现骨折的修复。
种子细胞经过特定的培养条件,可分化成成骨细胞、软骨细胞等,从而实现骨缺损的修复。
2. 支架在组织工程学中,支架扮演着一个支持种子细胞生长和分化的重要角色。
支架材料应具备良好的生物相容性、生物降解性、机械强度和生长因子负载能力。
支架材料可复制体内原有的骨结构,给种子细胞提供良好的生长环境。
目前,支架材料主要包括多孔性羟基磷灰石、仿生陶瓷、聚羟基酸等。
3. 生长因子生长因子是一种重要的信号分子,可促进种子细胞的增殖、分化和迁移。
生长因子可以通过特殊支架的载体体系,将其释放到种子细胞周围,进而刺激种子细胞的增殖和分化。
在骨修复中,目前主要使用的生长因子包括生长激素、骨芽细胞形成素、成骨细胞形成素等。
三、组织工程学在骨修复中的优点相比传统的手术治疗,组织工程学在骨修复上有以下优点:1. 修复效果好组织工程学能够针对患者不同的骨骼缺损情况,选择特定的治疗方法和种子细胞,可有效地达到良好的修复效果。
组织工程技术在牙槽骨修复中的应用收稿日期:2019-01-28基金项目:浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划,序号:2017R431008,名称:组织工程牙齿再生的研究;国家级大学生创新创业训练计划项目,序号:201810352016,名称:组织工程牙齿再生的研究作者简介:俞成鑫(1996-),男(汉族),浙江宁波人,丽水学院口腔医学本科在读,研究方向为口腔医学;洪晨辉(1997-),女(汉族),浙江宁波人,丽水学院口腔医学本科在读,研究方向为口腔医学;干沛伶(1997-),女(汉族),浙江宁波人,丽水学院护理学本科在读,研究方向为口腔护理;宓佳页(1997-),女(汉族),浙江宁波人,丽水学院口腔医学本科在读,研究方向为口腔医学。
通讯作者:曾宪智,博士,副教授,丽水学院医学与健康学院人体解剖教研室。
牙槽骨缺损是临床上较为常见的疾病。
牙槽骨组织一旦破坏吸收形成缺损后很难自行重建。
目前牙槽骨修复方法有多种,随着发展,骨组织工程学发展进入人们的视野。
口腔骨组织工程中种子细胞、骨组织工程支架和细胞因子需紧密联系,三者相互协同促进作用下才能良好地修复牙槽骨。
一、骨组织工程因素种子细胞是骨组织工程的重要组成部分。
至今最常用的种子细胞有骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells ,BMSCs )、脂肪源干细胞(adi-pose-derived stromal stem cells ,ADSCs )、诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells ,iPSCs )和牙源性干细胞(dental stem cells ,DSCs )等。
BMSCs 增殖能力和多向分化潜能较强在骨坏死时仍具有修复能力。
在适宜的环境下可诱导分化为成骨细胞、软骨细胞。
ADSCs 主要是由中胚层发育而成的多能干细胞,在特定的环境和生长因子作用下可分化成不同的谱系。
IPSCs 是将体细胞重组为具备胚胎干细胞特性和功能的多能干细胞。
不同种类牙源性干细胞具有不同的特性和功能,分化能力不同,例如与牙髓干细胞相比,乳牙牙髓干细胞具有更强的成骨分化能力。
骨组织工程支架是具有良好的生物活性以及可降解性并且能够提高或刺激骨组织生长的立体三维多孔隙状的结构材料,为种子细胞的增长分化以及黏附提供条件。
孔隙率会影响细胞渗透、营养物质的扩散、血管化[1]。
细胞因子起调节作用,常用的有碱性成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子等。
文艺等[2]从小鼠骨髓间充质干细胞及血管内皮祖细胞制取细胞膜片,植入牙槽骨的小鼠体内,修复牙槽骨效果良好。
二、骨组织工程在修复牙槽骨领域研究近况BMSCs 搭载不同的骨组织工程支架以及生物活性物质的作用下成骨作用是不同的。
金钫等[3]利用大鼠胫骨和股骨获取骨髓基质细胞为种子细胞,以胶原为物支架的方法修复牙槽骨缺损。
修复缺损效果满意。
李慧等[4]利用大鼠胶原BMSCs 与胶原-壳聚糖复合物修复牙槽骨缺损,新生的骨质较成熟且无明显分界。
胶原作为细胞外基质的骨架主要功能是为细胞提供抵抗一定的张力和弹性,同时促进细胞的迁移和发育。
但其稳定性差无法成型,因此需要与壳聚糖结合。
壳聚糖的生物功能性及相容性、安全性、降解性等特性在骨组织工程中能够发挥出巨大的优势,并已经通过研究取得了较大的进展。
刘杨等[5]利用BMSCs 和纤维蛋白胶(FG )作为种子细胞和支架材料。
观察到牙槽骨缺损处骨愈合良好,新生骨骨密度与周围正常牙槽骨密度相似,并无明显分界线。
BMSCs 联合FG 有着良好的修复骨组织缺损能力增加骨量,可称为牙槽骨组织工程修复的良好材料,不足是骨髓间充质干细胞的获取会对供体区造成损伤,且体外的增殖能力不强,扩增能力随着年龄增长而下降。
从人体自身牙齿提取出DSCs ,结合骨组织工程支架能够良好地恢复牙槽骨缺损。
还有报道称从第三磨牙中提取出DPSCs ,胶原海俞成鑫,洪晨辉,干沛伶,宓佳页(丽水学院医学与健康学院人体解剖教研室,浙江丽水323000)摘要:牙槽骨缺损在临床上较为常见,利用骨组织工程修复牙槽骨缺损成为当今研究热点。
本文就骨组织工程中的种子细胞、支架材料、生物活性物质等关键要素的进展以及骨组织工程在修复牙槽骨中的应用研究近况、成瘤性和未来发展趋势等进行综述。
关键词:牙槽骨缺损;组织工程;血管化;成瘤性中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2019)24-0059-02Application of Tissue Engineering Technology in Alveolar Bone RepairYU Cheng-xin,HONG Chen-hui,GAN Pei-ling,MI Jia-ye(Department of Human Anatomy,College of Medicine and Health,Lishui University,Lishui,Zhejiang 323000,China)Abstract :Alveolar bone defects are common in clinical practice,and bone tissue engineering to repair alveolar bone defects has now become a hot research topic and has developed rapidly.In this paper,the progress of key factors such as seed cells,scaffold materials and bioactive substances in bone tissue engineering,as well as the research status of bone tissue engineering in repairing alveolar bone,tumorigenicity and future development trends are reviewed.Key words :Alveolar bone defect;tissue engineering;vascularization;tumorigenicity绵作为支架,可以修复第二磨牙远端牙槽嵴的骨缺损问题[6]。
董洪宇等从人体的第二前磨牙中提取的PDLSC 培养聚合体,检查发现聚合体有大量细胞外基质,以陶瓷化骨作为支架植入裸鼠体内,免疫组化染色发现有大量纤维骨组织形成。
许莹莹等拔出大鼠右下颌中切牙,在大鼠体内植入载辛伐他汀/纳米羟基磷灰石胶原复合骨组织工程支架材料,拔牙窝牙槽骨修复良好。
廖武堂将新西兰大白兔下颌骨牙的唇侧附着处显露牙槽嵴。
植入用Bio -Oss 骨粉+SIS 后复位龈瓣。
检查显示成骨细胞、骨小梁以及血管数目和CT 检测示植骨区的吸收值表现良好。
此两种支架没有搭配特定的种子细胞,而是利用动物体内本身存在的种子细胞例如牙胚细胞等与支架材料复合来达到修复牙槽骨的作用。
上述现已进行的实验证明种子细胞与骨组织工程生物支架搭载可以成骨化并且能够很好地结合在实验动物的牙槽骨上,但每种方法都有一定的缺陷,造成对修复牙槽骨有一定的难度亟待解决。
复合骨组织工程生物支架是根据各种材料的优缺点进行复合,还可加入纳米技术、基因转染技术等,解决了一定的困难。
三、骨组织工程的组织血管化牙槽骨组织工程成功与否和组织血管化也有十分密切的关系。
假设骨组织工程骨血液供给短缺,由于氧、营养和代谢物质的运输效率降低,种子细胞将被灭活,从而抑制了新生骨生成,降低了骨愈合的速度。
血管化与种子细胞、骨组织工程支架以及细胞因子都有关系。
不同支架材料的血管化程度不一致。
支架材料的孔隙度、平均孔径会影响种子细胞的生长、迁移等。
不同的种子细胞血管化程度各不相同。
生长因子能够调节培养系中种子细胞血管化的进程。
四、骨组织工程种子细胞的成瘤性未被修饰的BMSCs 具有促进肿瘤生长的作用,被修饰的BMSCs 无促进肿瘤生长的作用。
BMSCs 被认作是免疫细胞,有着免疫抑制作用。
BMSCs 通过与肿瘤内外环境的彼此作用抑制免疫细胞的功能,因此可以避免疾病监测,继而使肿瘤细胞克服免疫监视,最终导致肿瘤细胞从原始位点逃逸并形成转移。
BMSCs 具有促进肿瘤血管及基质生成的作用,其分泌的细胞因子以及其他物质可促进肿瘤的血管化,并且可以作为肿瘤基质。
BMSCs 不但有刺激肿瘤生长的负作用,而且可以在某些条件下发生恶性转化而出现成瘤性。
五、存在的问题与展望在口腔医学领域区牙槽骨牙槽嵴骨量不足是临床常见的问题,特别是大面积的牙槽骨缺损目前尚没有一种理想的修复方法。
骨组织工程是一种新颖的方法并且为患者的治疗提供了选择,虽然有各种动物模型的牙槽骨通过骨组织工程修复成功的例子,但是现处于动物实验模型的实验研究阶段,所存在的问题不仅仅是大面积组织工程骨不能快速血管化,最重要的是种子细胞具有成瘤性。
相信在不久的将来,人类一定能够攻克这些技术难关,消除一切不利因素,给牙槽骨患者带来新的希冀和福音。
参考文献:[1]李成宇,郑欣,芮敏.多孔支架应用于骨缺损修复的研究进展[J].中国骨与关节损伤杂志,2016,31(7):783-785.[2]文艺,杨鸿旭,刘倩,等.骨髓间充质干细胞联合血管内皮祖细胞修复骨质疏松性牙槽骨缺损[J].中国组织工程研究,2016,20(19):2748-2755.[3]金钫,段银钟,刘岚,等.大鼠骨髓基质细胞与胶原复合后修复牙槽骨缺损的研究[J].牙体牙髓牙周病学杂志,2017,17(6):313-315.[4]李慧,吉秋霞,张朋梅,等.大鼠骨髓基质细胞与胶原-壳聚糖复合后修复牙槽骨缺损的研究[J].全科口腔医学杂志,2015,2(11):95-96.[5]刘杨,孙大磊,王毅,等.BMSCs 和FG 作为种子细胞和支架材料修复大鼠牙槽骨缺损的效果[J].口腔医学,2017,37(04):307-310.[6]邵苗苗,刘钟西,许诺,等.牙髓干细胞在组织工程研究中的进展和应用前景[J].中国组织工程研究,2018,12(2):2126-2132.。