鍶磷灰石修復(fù)下頜骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究

1、    鍶磷灰石修復(fù)下頜骨缺損的實(shí)驗(yàn)研究        摘要目的用不同濃度的鍶磷灰石（SrHAP）植入動(dòng)物體內(nèi)，觀察該材料的生物學(xué)反應(yīng)，為其臨床應(yīng)用作前期研究。方法將24只新西蘭大白兔分為3組，雙側(cè)下頜角均造成6mm×12mm×4mm的缺損，用不同濃度（10，5，0）的含鍶羥磷灰石塊分別予以修復(fù)，術(shù)后1月，3月，6月時(shí)隨機(jī)處死一組分別進(jìn)行尸解、四環(huán)素?zé)晒鈽?biāo)記、定量組織學(xué)觀察以評(píng)估其生物性能。結(jié)果鍶磷灰石復(fù)合人工骨未引起感染和排斥反應(yīng)，術(shù)后材料降解早，新生骨

2、大量進(jìn)入材料間隙，其成骨量明顯較純羥基磷灰石為多，且統(tǒng)計(jì)學(xué)上有差異， 5%的鍶磷灰石燒結(jié)體內(nèi)新生骨成熟度較10者為高，但統(tǒng)計(jì)學(xué)上未顯示出成骨量的差異，術(shù)后3月時(shí)鍶磷灰石周邊出現(xiàn)強(qiáng)而亮的黃色熒光環(huán)，術(shù)后6月時(shí)熒光環(huán)仍未消退。結(jié)論(1)鍶磷灰石有良好的組織相容性、骨引導(dǎo)性及生物降解性，并具有一定程度的骨誘導(dǎo)性。(2)鍶元素濃度并非是影響總成骨量的關(guān)鍵因素，總成骨量可能主要與生物降解的程度大小有關(guān)。(3)鍶的存在不但提高了新骨的總生成量，而且延長了新骨生成的總體時(shí)間和高峰期。關(guān)鍵詞鍶磷灰石；生物降解；骨引導(dǎo)；新骨生成量中分類號(hào)R782.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1006-7248(2000)02-007

3、3-03Experimental Study of Mandibular Reconstruction With Sr-HAPLIAO Da-pengZHOU Zheng-yanGU Yun-fengCHEN De-min（Dept.of Oral & Maxillofacial Surgery, Gangquan Hospital, Shanghai Tiedao University,Shanghai 200065,China）AbstractObjectiveDifferent ration of Sr-HAP was implanted in animals to study

4、the bioreactions in order to prepare for the clinical applications in future.Methods24 rabbits were divided into 3 groups for study.Bone defect of 6×12×4mm was made at the mandibular angle of rabbits and Sr-HAP of different proportion(10%,5%,0%) was applied to repair the defect.One group o

5、f animals were killed at 1 month, 3 months, 6 months to evaluate the biologic capacity with anatomy, tetracycline fluorescent marker and ration histology.ResultsSr-HAP almost hadn't been rejected by hosts,and early after operation the new bone in the Sr-HAP was found with great quantities as the

6、 degradation of Sr-HAP much more than that in the pure HA,and the difference of bone quantity can be shown in statistics.New bone in 5% Sr-HAP looked more mature than those in 10% Sr-HAP with no statistic difference in quantity.Strong and bright fluorescent rings can be seen around Sr-HAP from the 3

7、 months to 6 months. Conclusion(1) Sr-HAP has a better biocompatibility,biodegradation than pure HA and an excellent osteoinductivity. (2) The ration of strontium isn't the key influencing the new bone quantity,total new bone quantity maybe associated with the degree of biodegradation. (3)The ex

8、istence of Sr-HAP improves the total new bone quantity and prolongs the period of new bone increasing.Key WordsSr-HAP; Biodegradation;Osteoinductivity; New Bone Quantity 羥磷灰石（HA）屬于磷酸鈣類材料，具有和骨組織相似的自然礦物結(jié)構(gòu), 占骨構(gòu)成的60%70，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性及足夠的抗壓強(qiáng)度1，2，但其生物降解性差，在體內(nèi)長期不被吸收，引導(dǎo)成骨作用受到限制，并可能成為種植體植入時(shí)的障礙,甚至影響尖牙的萌出3。鍶作

9、為人體和某些動(dòng)物體內(nèi)一種必要的微量元素，曾被用于防齲和防治骨質(zhì)疏松4。羥磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2中的鈣（Ca）能被鍶（Sr）置換生成鍶磷灰石Sr10(PO4)6(OH)2（簡稱Sr-HAP）。本研究通過Sr-HAP動(dòng)物植入實(shí)驗(yàn)，采用大體觀察、四環(huán)素?zé)晒鈽?biāo)記、定量組織學(xué)等方法對(duì)其生物性能進(jìn)行定性和定量的分析，并與HA對(duì)比評(píng)價(jià)其骨形成能力。1材料與方法11實(shí)驗(yàn)材料試驗(yàn)組：含鍶HA(鍶含量分別為摩爾質(zhì)量比5和10)對(duì)照組：(1) 純HA；(2) 自身修復(fù)試樣規(guī)格：多孔塊狀燒結(jié)體：內(nèi)孔徑140160m，孔率 50%左右 （種植試樣均由上海生物材料研究測試中心提供）用車針將材料自行加工成6m

10、m×12mm×4mm塊狀，超聲波清水洗滌，高溫高壓滅菌備用。12實(shí)驗(yàn)分組隨機(jī)將24只新西蘭大白兔分為3組，每組8只，每只兔子分別于左右下頜角使用咬骨鉗造成6mm×12mm×4mm的缺損，然后分別植入（5、10、0）塊狀HA或僅靠自身修復(fù)，如表1所示。表1材料分配表 Tab.1Materials distribution動(dòng)物（只）一側(cè) 植入含鍶塊狀HA（左）另一側(cè)植入純塊狀HA或自身修復(fù)（右）25純210純25自身修復(fù)210自身修復(fù)分別于1月、3月、6月隨機(jī)處死一組進(jìn)行觀察。1.3植入手術(shù)新西蘭大白兔用2.5%戊巴比妥鈉（40-45mg/kg）經(jīng)腹腔麻醉，

11、固定于兔頭架，用75%酒精消毒術(shù)區(qū)皮膚2次，再用5%新潔爾滅酊消毒3次，然后鋪巾，于下頜角處作一平行于其下頜緣的弧形切口（長度依據(jù)情況而定），深達(dá)骨面，掀瓣，鈍分離咬肌，充分暴露下頜角，矩形切除6mm×12mm×4mm的骨塊，預(yù)制成6mm×12mm×4mm的植入塊（含5鍶、含10鍶或HA塊）嵌入后靠軟組織覆蓋和摩擦力固定或自身修復(fù)，分層縫合關(guān)閉創(chuàng)面。術(shù)后肌注潔霉素0.2g/只，每日2次，連續(xù)3d。1.4四環(huán)素?zé)晒鈽?biāo)記法本方法只觀察3、6月組。鹽酸四環(huán)素鈉4mg/kg于動(dòng)物處死前1周肌注,1周后處死動(dòng)物,取出標(biāo)本用純丙酮固定脫水3d,MMA包埋，烘箱中恒溫

12、1周硬固后，用Leitz 1600鋸式切片機(jī)切片,取厚度100m,二甲苯透明后，D.P.X封片，在AH-2 Olympus 萬能顯微鏡下觀察。 15定量組織學(xué)采用四川聯(lián)合大學(xué)研制的MIAS2000型像分析儀,測量材料骨界面及材料內(nèi)部單位測定面積內(nèi)新骨面積。該系統(tǒng)包括可進(jìn)行顯微攝像的顯微鏡及與之相連的電子計(jì)算機(jī)處理硬件和配套的相關(guān)軟件。每組中各不同材料分別取6張組織學(xué)切片（不包括自身修復(fù)組），將其置于顯微鏡下觀察，每張切片隨機(jī)選擇4個(gè)測定區(qū)，通過交互式操作用鼠標(biāo)定出測定區(qū)內(nèi)新骨的輪廓5，計(jì)算機(jī)軟件自動(dòng)分析并測量出相應(yīng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，得出最終結(jié)果。 2結(jié)果21一般情況及尸解術(shù)中因麻醉意外死亡

13、2只，后又補(bǔ)足2只，共24只實(shí)驗(yàn)用兔術(shù)后均健康，切口愈合良好，無感染破潰和異常分泌物。以耳靜脈空氣栓塞法處死動(dòng)物，按原手術(shù)方式打開并暴露種植體，觀察到對(duì)照組植入試樣中有一只右側(cè)植入體輕度頰側(cè)移位，其余試樣均與宿主骨結(jié)合牢固，材料周圍均無纖維包膜包裹，自體修復(fù)組直至6個(gè)月時(shí)仍有明顯骨缺損存在。22熒光顯微鏡觀察術(shù)后3月：自身修復(fù)組在缺損邊緣有少量熒光出現(xiàn)，并未成環(huán)；純HA組在材料骨界面處出現(xiàn)散在的半環(huán)狀熒光，材料內(nèi)部未見明顯熒光；5Sr-HAP組在材料骨界面處有高強(qiáng)度熒光帶連接材料和骨組織，而在材料內(nèi)部呈現(xiàn)大量明亮的黃色熒光環(huán)，緊密包繞材料，周邊軟組織內(nèi)出現(xiàn)較為明亮的條帶狀熒光區(qū)；10Sr-HA

14、P組在材料骨界面處同樣出現(xiàn)了明亮的熒光條帶向材料內(nèi)延伸，而在材料內(nèi)部孔隙內(nèi)有大量點(diǎn)狀熒光，成環(huán)不規(guī)則，周邊軟組織內(nèi)可見明顯的熒光區(qū)。術(shù)后6月：自身修復(fù)組缺損邊緣仍有少量成環(huán)不全的熒光；純HA組材料骨界面熒光已極微弱，稀少而成環(huán)不全；5Sr-HAP組界面處仍有明亮的熒光帶存在，而材料內(nèi)部熒光環(huán)緊密包繞材料顆粒并向其內(nèi)部侵入，將材料顆粒進(jìn)一步分割，軟組織內(nèi)熒光區(qū)較3月時(shí)稍有減弱，但仍清晰可辨；10Sr-HAP組各部位表現(xiàn)基本同5組，但熒光環(huán)小而弱。23定量組織學(xué)結(jié)果采用單因素方差分析進(jìn)行成組設(shè)計(jì)的多個(gè)樣本均數(shù)比較，再用q檢驗(yàn)進(jìn)行多個(gè)樣本均數(shù)間每兩個(gè)均數(shù)的比較。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，每一時(shí)間段內(nèi)的3個(gè)不同濃度組

15、總體的新骨生成面積比均存在差異，故隨后兩兩比較各不同濃度組，其q檢驗(yàn)結(jié)果如表2所示。由表可知，術(shù)后1月，純HA組與5Sr-HAP組或10Sr-HAP組新骨生成量均存在著顯著差異，而5Sr-HAP組與10Sr-HAP組無明顯差異，術(shù)后3月和6月也有同樣趨勢。表2 各時(shí)段不同濃度組兩兩比較的q檢驗(yàn)Tab.2Test of different concentration group in each period1月組3月組6月組0510051005100%P<0.01P<0.01P<0.015%P>0.05P>0.05P>0.0510%P<0.01P<

16、0.01P<0.013討論31Sr-HAP的生物特性術(shù)后各時(shí)段解剖均未發(fā)現(xiàn)植入體周有感染和異常分泌物，反映了SR-HAP良好的生物相容性，這與Sun 等在體外的細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符6。根據(jù)Christoffersen的報(bào)道，隨著Sr替代Ca的摩爾質(zhì)量比從1增加到10，SR-HAP的降解度也隨之增加7，Okayama作了相似的體外實(shí)驗(yàn)，也認(rèn)為SR-HAP 的降解度較純HA為高8，但他們僅作了體外測試，不能充分說明Sr-HAP在生物體內(nèi)的特性。本動(dòng)物實(shí)驗(yàn)觀察到術(shù)后36月，Sr-HAP材料中大量空間被明亮的熒光環(huán)所占據(jù)，表明隨著Sr-HAP的降解，大量新生骨長入材料間隙，與材料緊密連接，顯示了

17、Sr-HAP良好的骨引導(dǎo)性和生物降解性，而純HA組在同一時(shí)間段僅能觀察到材料骨界面處有少量成環(huán)不全的熒光，說明純HA生物降解率低，不能為新生骨提供足夠的生長空間，材料內(nèi)部未見熒光出現(xiàn),反映了純HA的骨引導(dǎo)性較Sr-HAP差，骨組織不能長入材料的內(nèi)部。而Sr-HAP周邊軟組織內(nèi)出現(xiàn)較為明亮的熒光，表明它有一定程度的骨誘導(dǎo)性，能誘導(dǎo)軟組織內(nèi)的未分化細(xì)胞成軟骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞，進(jìn)而生成軟骨和骨。另外，我們發(fā)現(xiàn)Sr-HAP材料骨界面和材料內(nèi)部的明亮的黃色熒光環(huán)從術(shù)后3月一直延續(xù)到6月，數(shù)量和強(qiáng)度無明顯衰減，而純HA組術(shù)后6月時(shí)較3月時(shí)材料骨界面和材料內(nèi)部的熒光有明顯減退，若延長實(shí)驗(yàn)周期至1年，可能會(huì)更明

18、顯，但這也足以提示由于元素Sr的存在，不但提高了新骨的總體生成量，而且延長了新骨生成的高峰期，估計(jì)是元素Sr的釋放刺激了周圍骨細(xì)胞增生的結(jié)果。32鍶含量與成骨量的關(guān)系根據(jù)定量組織學(xué)的結(jié)果，術(shù)后1月，3月，6月時(shí)純HA組與5Sr-HAP組或10Sr-HAP組新骨生成量均存在著顯著差異，推測出現(xiàn)這種結(jié)果有3個(gè)原因：(1)Sr-HAP良好的生物降解性為新骨的長入提供了充足的空間；(2)Sr-HAP良好的骨引導(dǎo)性使骨組織能順利地進(jìn)入材料的內(nèi)部，長滿材料的所有孔隙；(3)Sr-HAP一定程度的骨誘導(dǎo)性在材料骨界面和材料內(nèi)部誘導(dǎo)產(chǎn)生了一定量的新骨。其中原因1起主要作用。該結(jié)果表明Sr-HAP在骨缺損修復(fù)方

19、面較純HA有明顯的優(yōu)勢。而5Sr-HAP組與10Sr-HAP組在所有時(shí)段內(nèi)新骨生成量均無明顯差異，由于這兩種材料在組織學(xué)觀察中具有相似的骨引導(dǎo)性，并都有一定程度的骨誘導(dǎo)性，所以，出現(xiàn)這種結(jié)果可以間接表明兩者在生物體內(nèi)有大致相當(dāng)?shù)纳锝到饴剩@與Christoffersen的體外研究結(jié)果不完全相符7，對(duì)于這種體內(nèi)體外不相符的情況，筆者有以下假設(shè)：由于體液和組織細(xì)胞內(nèi)均有一定含量的Sr存在，且組織細(xì)胞對(duì)特定元素的需求有選擇性，當(dāng)Sr-HAP中的Sr濃度達(dá)到一臨界值時(shí)，便與生物體內(nèi)的Sr的交換形成一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，再增加濃度，也不會(huì)增大Sr-HAP的Sr元素的解離度，而且根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷，此臨界值應(yīng)該

20、在10以下。該假設(shè)是否成立，需要證明臨界值的存在，尚需進(jìn)一步研究?；痦?xiàng)目鐵道部課題(1281 B96-45）作者簡介廖大鵬（1975-），男,同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究生廖大鵬（同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬甘泉醫(yī)院口腔科,上海200065）周正炎（同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬甘泉醫(yī)院口腔科,上海200065）顧云峰（同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬甘泉醫(yī)院口腔科,上海200065）陳德敏（上海生物材料研究測試中心,上海200011）參考文獻(xiàn)1RedondLM, Garcia JM, Verrier A,et al. Effect of particulate porous hydroxyapatite on osteoinducti

21、on of demineralized bone autografts in experimental reconstruction of the rat mandibleJ. Int J Oral Maxillofac Surg,1995，24(6):445-4482Schliephake H, Neukam FW. Bone replacement with porous hydroxyapatite blocks and titanium screw implants:An experimental studyJ. J Oral Maxillofac Surg, 1991,49:151-1563翦新春,陳新群，王承興.單側(cè)唇腭裂中牙槽嵴裂的手術(shù)治療J. 中華整