文摘

本研究的目的是评估潜在的生物材料作为骨移植骨生物材料修复牙的兔子。我们准备好的牙齿生物材料和富含血小板纤维蛋白(脉冲)来填充圆形缺陷在新西兰白兔的头骨。这些颅骨缺损治疗不同的条件如下:1组,牙生物材料和富含血小板纤维蛋白(脉冲);组2,只有牙齿生物材料;组3只脉冲重复频率;4组,对照组未交货。标本的填充网站收获与微观分析电脑断层摄影术(ct机)和组织形态学在4和8周。由于ct机,在4周,骨体积百分比在组1和2 和 ,分别,空缺的对照组 ( )。在8周,骨体积百分比在组1和2 和 ,分别,空缺的对照组 ( )。实验组3之间的差异和空缺对照组无统计学意义。Histomorphologically,新骨在统计学上不同。

1。介绍

为了填补受损组织创伤或疾病造成的,人们使用不同的植骨材料,如牛骨、同种异体骨和羟磷灰石。由于其可靠的骨再生能力,自体骨被认为是理想的骨移植材料。虽然自体骨移植有很多优势,但也有一些缺点。他们需要额外的手术,有一些限制,比如发病率施主能级,围手术期疼痛,和感染(1]。因此,外源的骨头和异种的骨头已经被用来作为替代代替自体骨移植在临床实践2,3]。趋势吸收、广泛的疾病传播和相对货币成本的主要缺点是异体移植和异种移植4,5]。由于合成骨的优点,羟磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)已被广泛研究和使用骨替代品(6,7]。尽管合成骨展品低immunotoxicological反应相比外源的骨头,其骨修复能力是缺乏比较自体骨移植(8]。

材料来自患者的自体血可以替代骨作为骨移植材料缺陷,降低发病率的捐赠站点和操作时间。富含血小板血浆(PRP)是一个典型的例子。单独使用PRP在融合与其他生物材料是可行的。然而,PRP制剂需要化学添加剂,经过几个步骤(9,10]。富含血小板纤维蛋白(脉冲)是第二代提供了一些优势PRP血小板衍生品;它不需要添加剂,可以准备在一个步骤被缓慢的离心(11]。脉冲重复频率由纤维蛋白矩阵而不是成凝胶状代理和牛凝血因子在PRP有助于减少凝血病的发病率。PRP的生长因子,生长因子释放,短时间内而脉冲重复频率缓慢而持续地释放生长因子(12]。纤维蛋白纤维蛋白原的一个衍生物,它是一个等离子体分子。纤丝的分子出现在等离子体有助于凝结期间血小板止血(13]。凝血酶作用于纤维蛋白原形成纤维蛋白单体,它有能力与其他纤维蛋白单体分子聚合形成纤维蛋白纤维(14]。在兔胫骨骨缺陷,增加陶瓷生物材料和纤维蛋白封闭剂促进骨再生(15]。纤维蛋白粘合剂总是一个不错的选择来维持大规模移植骨碎片(16]。然而,纤维蛋白不植骨材料不仅未能协助骨形成,还对治疗有抑制作用(17]。这一些生物材料(纤维蛋白抑制骨的绑定18]。因此,必须注意在选择生物材料与纤维蛋白结合的。

牙齿的生物材料是由羟磷灰石(HA),无定形磷酸钙(ACP) octacalcium磷酸((OCP),和少量的β磷酸三钙(βtcp)来自牙齿。然而,结晶度和羟磷灰石是高度相关的牙齿。羟磷灰石与酶能够降解和吸收在活的有机体内(19]。中有机成分,搪瓷主要由釉质蛋白(20.]。牙质由胶原蛋白和noncollagenous蛋白质。发现I型胶原蛋白胶原蛋白矩阵[居多21]。

牙生物材料具有良好的生物相容性和作为支架材料来帮助骨缺损修复。牙齿的生物材料作为支架提供诱导细胞治疗网站并提供线索的结构控制新成立的组织(22]。这个牙科生物材料降解缓慢,具有良好的力学性能和生物相容性19]。自齿生物材料具有有机和无机成分,它是一个理想的支架材料,可以用作脉冲支架材料。本研究探讨了齿生物材料与脉冲重复频率混合的潜力在活的有机体内植骨材料在骨形成。

2。材料和方法

研究协议是韩国大学批准的机构动物保健和使用委员会(kuiacuc - 2010 - 195)。所有的动物和手术协议的管理委员会批准。

2.1。动物组织

新西兰白兔(3个月)平均重2.3公斤(范围2.0 - -2.5公斤)被关在单独的笼子里。他们吃普通食物的同类,允许自由动员在研究过程中。所有的动物治疗符合动物保健和使用委员会的政策方针。

2.2。牙齿的生物材料

tooth-derived生物材料是由韩国牙齿骨骼银行(首尔,韩国)这个实验。牙生物材料是由提取的牙齿,以粉末形式。

2.3。富含血小板纤维蛋白(脉冲)

血液样本(10毫升)是通过兔耳静脉的采购,和离心的速度为12分钟做400 。血离心后,分装三层,中间层代表脉冲重复频率。

2.4。研究设计

在这项研究中,选择20新西兰白兔与双边缺陷使两岸的颅顶的骨头(直径8.0毫米)。牙生物材料是由提取的牙齿。组( )是划分如下。关键尺寸缺陷都是随机的组合移植的牙齿生物材料和脉冲重复频率(组1),牙齿只生物材料(组2),或者只编码脉冲(组3)。一个空的缺陷作为对照组(4组)。4和8周后,动物牺牲,标本组织学和histomorphometric分析做好了准备。

2.5。动物手术

这个动物模型的实验协议以前描述(19,20.]。在每个动物的颅顶的骨头,双边全层颅顶的缺陷。兔子被肌内注射麻醉的0.3毫升甲苯噻嗪(10毫克/公斤,Rompun;拜耳韩国有限公司、韩国首尔)和0.4毫升盐酸氯胺酮(100毫克/毫升,Ketara;韩国首尔的女士)。头盖骨区域被刮,用聚乙烯吡咯酮碘消毒。3厘米纵向切口是颅盖从枕骨突起的鼻骨。后正中切口形成骨膜,软组织解剖,骨头被温和收缩骨膜的暴露。颅顶的骨头暴露时急剧骨膜下的解剖反映了颅穹窿的脑袋从外部表。创建四个8毫米直径的缺陷用环钻钻在灌溉0.9%无菌生理盐水。 We chose 8 mm defects in our study as they are suitable for comparison of different materials or groups; all groups under investigation can be used in a single animal, thereby avoiding individual variations [23]。牙生物材料与脉冲重复频率混合,牙生物材料,和脉冲重复频率是放置在骨缺损,分别和对照组没有填充(图1)。然后,皮肤和颅骨膜缺陷与3 - 0丝绸被关闭。手术后,每只兔子被单独关在笼子里,收到了食物和水。术后,兔子收到抗生素庆大霉素(1毫克/公斤)(Kookje,首尔,韩国)肌内为3天每天3次手术后预防,防止伤口感染。4毫克/公斤carprofen缓解疼痛管理。

2.6。牺牲和定性评价

十个动物牺牲在术后4、8周。四周内适用于研究治疗的早期反应,而在8周,治疗晚期骨结合和移植骨吸收可以评估23]。标本被从头盖骨仔细圆钻,和任何检查炎症严重的迹象。在微型计算机层析(μ- ct)检查、标本固定在10%缓冲福尔马林溶液与组织学准备在继续之前。

2.7。微型电脑断层摄影术

准备的标本被微ct评估使用Skyscan 1172 ct机(Skyscan、比利时)。校准后,标本在章节0.05毫米厚度的扫描。扫描图像重建与CT-volume软件(Skyscan,比利时;图2)。总值的概要文件中所示的校准三维图像的标本。图像分析结构的形态学参数的ct机进行CT-analyzer软件(Skyscan、比利时)。由于初始缺陷的形状是圆的直径8.0毫米,感兴趣的区域(ROI)被认为是初始缺陷的大小和形状周围植骨区。骨的门槛标准是25%,这是推荐的制造商。该地区感兴趣的标本是评估骨体积百分比(PBV, %),骨体积(BV,毫米³)和骨表面密度(骨表面/骨体积,毫米²/毫米³)。骨体积含量和密度计算使用软件。

骨体积(BV,毫米³)和骨分割部分的体积。

骨体积百分比(PBV %)的比例分割骨体积总量的地区。

骨表面密度(骨表面/骨体积,毫米²/毫米³)的比例分割骨表面的总量。

2.8。Histomorphometric评价

射线ct机分析之后,每个标本进行了脱水和包埋。标本中性缓冲福尔马林固定在10%,在乙醇脱水,脱钙使用5%甲酸(Fisher诊断,公平的草坪,新泽西,美国)2周。两个片段都是嵌入式的矢状切面显示石蜡块。组织被切成4块μ米,染色是用苏木精和伊红染色完成的。选择性数字图像的部分被使用数码相机(DP-20;奥林巴斯、东京、日本;图3)。从每一块的中心部分被光学显微镜检查,和图像捕获(透视仪版本9.1.19.1571;美国CA Aperio技术)。图像分析SigmaScan Pro (SPSS,芝加哥,IL)。的新骨骨缺损区域的百分比计算。

2.9。统计分析

平等的方差和正常的数据进行了测试。ct机数据相比利用克鲁斯卡尔-沃利斯检验和Mann-Whitney测试和histomorphometric数据方差分析排名。后一个重要的结果,使用Mann-Whitney测试组比较。一个paired-sample - - - - - -测试是用来确定组之间的统计学意义。值< 0.05被认为是具有统计学意义。一个配对 - - - - - -测试是用于比较的样本相同的动物。设置为统计上的显著水平 。

3所示。结果

3.1。微型电脑断层摄影术

的结果μ- ct分析表进行描述1。所有测量变量的平均值是在实验1和2组比对照组在术后4周。有一个统计上的显著差异PBV值。实验组1和2中的PBV在手术后4周 和 ,分别在对照组 ( )。实验组1和2中的PBV在手术后8周 和 ,分别在对照组 ( )。剩余缺陷的大小更大的对照组与实验组(图相比2)。另一个变量并没有显示出统计上的显著差异( )。

3.2。Histomorphometry

histomorphometry的结果显示,总新骨 对照组在术后4周。这是 在3组, 组2, 组在手术后4周(图14)。总新骨 在对照组手术后8周。这是 在实验组3中, 在实验组2, 在实验组在手术后8周(图14)。差异具有统计学意义( )。

4所示。讨论

有许多关于骨愈合研究兔颅顶的缺陷。亨伯河等人报道,骨头陶瓷材料与聚乙二醇水凝胶膜是最有效的,和骨缺损的愈合没有膜的支持是影响24]。Pripatnanont等人研究了脉冲重复频率对骨形成的影响当添加脱去蛋白质的牛骨和自体骨(25]。脉冲重复频率的增加增强骨形成更多使用自体骨时,但没有显著的影响在骨与脱去蛋白质混合牛骨头。脉冲重复频率是一个很好的选择覆盖膜和移植材料在骨缺损的支持,但脉冲重复频率不能总是显著改善骨形成。

在这项研究中,为了促进骨缺损的修复,牙齿生物材料与脉冲重复频率作为植骨材料。脉冲重复频率使用时不植骨材料不仅未能协助骨形成,还对治疗有抑制作用(17),因此编码脉冲结合齿生物材料可以被认为是一种组合移植骨材料。牙生物材料从牙齿中提取研究了作为一个有效的植骨材料(19]。牙生物材料的优点是价格低,降解速度缓慢,可塑性,良好的生物相容性19]。这些优势是大大有利于结缔组织再生。然而,一些功能,如缓慢退化可能影响骨再生。为了使骨再生成功,炎症和降解速度需要控制。要克服的局限性牙齿骨骼替代材料,其结构也被修改时牙齿生物材料做准备。

脉冲重复频率是一种自体产品,最大限度地减少交叉感染和免疫反应的风险。血小板的α颗粒有许多生长因子。血小板的α颗粒释放生长因子,转化生长因子(TGF),血小板源生长因子(PDGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、表皮生长因子(EGF)和胰岛素样生长因子- 1 (igf - 1)。这些生长因子发挥着基础性的作用在最初的治疗机制。根据缺陷的三维形状,脉冲重复频率必须作为屏障膜或一袋接材料。使用牙齿生物材料作为结合模板和脉冲重复频率,CT结果表明,实验组1和2的新骨体积显著高于对照组。骨体积比例也明显高于实验组比对照组1和2。这些结果进一步证实了histomorphometric分析(图4)。

Histomorphometric分析进一步证实了结果。这项研究的结果也显示,这两个分析是密切相关的。牙生物材料是高分子可降解在活的有机体内(图3 (b));虽然牙齿生物材料的降解时间报道不同,可能需要几年完全失去它的形状。在吸收过程中,牙齿生物材料不产生免疫原性或异物反应介导淋巴细胞和多核巨细胞。牙使用生物材料在这项研究中,它是很难发现的存在免疫原性的组织学检查。牙生物材料在几个月似乎不被再吸收。牙生物材料具有综合分析能力和作为骨再生的支架。提出产品的应用可能仅限于地洞形成畸形,因为它是细粒度的。快速吸收的移植材料不得诱导新骨再生,而缓慢的吸收可以提高骨再生和osteoconduction。植骨材料的生物降解性可能由片段的大小和质量控制(26]。然而,综合分析影响骨形成和生物降解性之间的关系尚不清楚。在未来,牙齿的生物降解生物材料将继续研究。总之,脉冲重复频率的组合与牙齿生物材料表现出更快的空缺相比对照组骨愈合效果。牙生物材料可用于骨缺损的重建一个新的替代品。然而,这项研究的结果不能提供脉冲重复频率的显著的骨形成能力,尽管脉冲重复频率有重要细胞因子参与最初的治疗。这类似于早先研究的结果,脉冲重复频率,当单独使用的高骨缺损骨再生,没有任何明显的差异从对照组27]。兔胫骨与非关键尺寸缺陷的另一项研究没有观察到任何显著增强的影响愈合动力学使用白细胞编码脉冲(28]。脉冲重复频率可能会影响其应用程序的操作。未来的研究和一个精确的牙齿与脉冲重复频率作为组织工程生物材料的应用技术是必需的。

5。结论

总之,脉冲重复频率的组合与牙齿生物材料表现出更快的空缺相比对照组骨愈合效果。牙生物材料可用于骨缺损的重建一个新的替代品。然而,这项研究的结果不能提供脉冲重复频率的显著的骨形成能力,尽管脉冲重复频率有重要细胞因子参与最初的治疗。脉冲重复频率可能会影响其应用程序的操作。未来的研究和一个精确的牙齿与脉冲重复频率作为组织工程生物材料的应用技术是必需的。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

Yoon-Ki李,医学院毕业Wadhwa,宏鑫Cai的贡献同样这项工作。

确认

作者要感谢韩国大学提供研究工具进行研究。