纳米羟基磷灰石修复牙槽骨缺损的动物实验研究.pdf

佳木斯大学 硕士学位论文 纳米羟基磷灰石修复牙槽骨缺损的动物实验研究 姓名：梁楠 申请学位级别：硕士 专业：口腔临床 指导教师：孙庆顺 20030601 筐本强大学礤士研究生毕监论文 中文摘要 目的：本实验应用三种不同方法合成的纳米羟基磷灰石 ( N a n o - H y d r o x y a p a t i t e ，N a n o —H A ) 修复牙槽骨缺损，观察牙槽骨的修 复隋况探讨N a n o —H A 的生物相容} 生和生物降解性，与普通羟基磷灰 石( H y d r o x y a p a t i t e ，H A ) 修复牙槽骨缺损比较，探讨N a n o H A 修复牙 槽骨缺损的成骨机制和过程，探讨三种不同方法合成的N a n o ．H A 对牙 槽骨的修复有无不同影响，探讨N a n o —H A 可否应用于临床牙周病引起 的牙槽骨缺损，为进一步的动物和临床实验提供理论依据 材料和方法：3 2 只健康哈尔滨白兔随机分为对照组、实验A 组、 实验B 组和实验C 组，每组8 只在兔两侧前磨牙牙根中份相对颊例 牙槽骨作一大小为O ．5 c m ×O ．5 c m 的骨开窗，实验组分别充填三种纳 米羟基磷灰石，空白对照组不充填任何材料，普通羟基磷灰石对照组 充填普通羟基磷灰石。

分别于术后4 周、8 周、1 2 周处死动物，取材 每次分别为4 只、1 2 只、1 6 只肉眼观察标本修复情况，用数字牙片 机拍片，并用图像处理程序进行骨密度分析修整组织块，制作常规 组织切片，H E 染色，进行组织学定性分析扫描电镜观察1 2 周实验 组组织修复隋况8 周、1 2 周实验组标本测试密质骨硬度值及修复区 组织硬度值，进行统计学分析 结果：X 线骨密度测量分析显示，空白对照组及各N a n o H A 实验 组术区骨密度值随时间的增长逐渐增强，各实验组与空白组对照组骨 密度值之间均存在显著差异性( P 0 ．0 5 ) ，实验组4 周、8 周、1 2 周骨密度值之间存在显 著性差异口 ，S m m ( 2 ) X 射线显示垂直或角形吸收 3 ) 2 - 3 壁骨袋，I I 度根分叉病变 手术修复方法：( 1 ) 常规消毒，麻醉 2 ) 术区的切口设计要保 证粘骨膜瓣对受骨区良好覆盖 3 ) 翻瓣暴露骨袋，刮净骨袋内的病 理性组织及结合上皮除净龈下牙石，平整根面，明确袋的形态及骨 壁数目根面酸处理将术野冲洗干净 4 ) 患区以纱球止血，将H A 置杯内与适量蒸馏水或生理盐水，也可取自术区鲜血调拌，然后分次 植入，层层压紧，直达骨袋边缘嵴下1 —2 I I ⅡI l ，再搔刮软组织，使血液覆 盖于H A 上，待1 —2 分钟见血凝块有形成趋势或已形成能全部覆盖骨下 袋的外口，立即将粘骨膜瓣复位缝合，敷以塞治剂。

1 佳g , T f f X - 学掘A 1 2 - 研究生毕监论文 术后处理：给予消炎止痛药7 日拆线术后于1 、3 、j 、7 、9 个月，1 年等定期复查，射x 线片对照观察，了解新骨生长隋况 临床效果：( 1 ) 牙周袋变浅或消失 2 ) 牙周萎缩程度较未植入 者明显减少 3 ) 骨生长速度快 2 ．羟基磷灰石用于骨缺损的历史回顾 H A 的研究历史很长早在1 7 9 0 年W e m e r 用希腊文字将这种材 料命名为磷灰石直至1 9 2 6 年B a s s e t t 用x 射线衍射方法对人骨和牙 齿的矿物质成份分析，认为其无机矿物质很像磷灰石1 9 6 7 ——1 9 7 5 年，M o r i w a k i 和他的合作者对骨骼和牙釉质用x 射线衍射技术研究了 其中碳酸羟基磷灰石的结晶性和晶格变形1 9 7 4 —1 9 7 5 年A o k i 等 用烧成的H A 植入狗的牙根，2 周后牙龈创伤愈合，没有炎症反应，8 周时与H A 接触部位形成新的骨小梁，没有排斥反应透射电镜观察 发现H A 陶瓷与新形成盼旨直接键和在一起而且矿化的新骨组织长 八陶瓷的微孔中' 彳艮明显，其外部表面被矿化的骨组织替换了。

结论是 H A 陶瓷具有很好的骨组织相容性[ 6 1 J a r c h 0 1 9 8 1 年进行的骨对H A 响 应的实验工作，是早期最有影响的研究之一其结果表明：在H A 周围 几乎不形成软组织，且在电子显微镜分辨率下，观察到H A 的直接外延 生长并与新骨矿化结合斑c d 等1 9 8 7 年报到了相似的发现毫无疑 问，所形成骨与H A 界面不存在软组划”有报道，在狗股骨中植入 粒状或块状H A 进行了长达8 年之久的x 线观察及组织观察，尚未发 现炎症及不良反应H A 人工骨材料应用于临床始于7 0 年代早期仅 限于口腔颌面外科和牙槽嵴增高1 9 8 9 年Y u k n a 应用} 认移植治疗牙 槽骨缺损1 5 2 例患者，与单纯以外科清创术治疗1 1 1 例患者比较，结 果表明5 8 ％的H A 骨缺损充填都产生了多于或等于5 0 ％的缺损修复 而翻瓣清创术的疗效仅达到3 0 ％后者的失败率是前者的4 倍[ g l 3 ．羟基磷灰石的生物学特性 3 ．1 结构 H A ，C a l o ( P 0 4 ) 6 ( O H ) 2 晶格呈六方形排列，中央轴为六角形， 中心与底轴呈直角，O } r 被包围在c a 的八面体中间，与C a 2 + 形成紧密 化学键合。

化学键的断裂及重组需要很大的能量实验证实在1 3 1 0 ‘ 佳本蛹大学碗i 研究生毕监论文 C 高温隋况下O I T 仍然存在H A 属异级结构，各晶格中离子性结合 很强，而晶格移位于低压区予以缓冲，只能使应力集中于微折或易折 部位因此，它具有一般陶瓷的通病——瞻『生大 3 ．2 分类 H A 有致密羟基磷灰石( d e n s eH y d r o x y a p a t i t e ，D } L q 和多孔羟基磷 灰石0 ) 0 r o u sH y d r o x y a p a t i t e ，P H A ) 两种形式形状有块状和颗粒状一 般规定微孔所占的体积小于整体的5 ％时即称之为D H A D H A 的抗 压强度平均为9 ．4 7 X 1 0 6 9 c m “ 2 ，其表面容易被氟离子置换其表面的 羟基能与人体氨基酸蛋白质和其他有机酸发生反应，对血液中c 矿、 P 0 3 等具有吸附作用有利于成骨1 9 J P H A 孔径一般在2 0 0 瞰r 一1 m m 左右，孔率为4 旷—_ 7 0 ％[ 1 q 多孔性对于其附着与留置在组织中非常 重要骨的矿化组织与软组织中的纤维结缔组织可进入并充满这种多 孔材料的间隙而将其固定，这对于生理系统的永久性修复是必不可少 的。

3 ．3 生物学籽陛 人骨无机质又称骨盐，其主要组成成分：磷酸钙8 4 ％，碳酸钙1 0 ％， 柠檬酸钙％，磷酸氢二钠2 0 ／0 它们以结晶的羟基磷灰石和无定形磷酸 钙的形式分布于有机质中㈣人工合成的H A 其化学结构和成份与脊 椎动物的骨组织极其相似【1 2 J 其表面结构、摩擦系数、比重、导热性 与绝对强度诸方面也与骨质十分接近H A 无免疫原性、无毒、无刺 激性、表面带有极眭其化学性能稳定，植入人体后能与组织细胞表 层多糖和糖蛋白等通过氢键相结合具有亲细胞性，在生理环境中不 再氧化或还原，不腐蚀、不吸收【1 3 】，因此无全身和局部毒l 生作用不引 起炎症和异物反应，不会改变正常骨组织的矿化过程，能有效地形成 骨化中心而与骨密切结合对组织细胞的形态和增殖无影响，无致畸 致癌效应 3 ．3 ．1 骨结合( B o n e b o n d ) H A 最令人满意的特征之一是能牢固地结合于生活骨组织这种 现象能在各种模型中观察到【l ”从化学结构上讲，H A 是由钙磷构成， 这两种成份是骨组织最常见成份正是这种化学构成和结构特性使 佳本强大学磉士研究生毕业论文 H A 植入骨缺损后能参与植入体表面的钙磷液—一固相平衡的形成。

为建立这种平衡所需的钙和磷可来自种植体或周围骨或二者兼之植 入体表面的钙磷固相沉积很大程度上受周围组织生理媒介物的影响 在骨环境中这种生理媒介物最终导致以生物性磷灰石形式存在的磷钙 结晶产生T r a c y 等用高分辨透射电镜检查证明骨与H A 之间呈化学 性结合H A 表面骨组织与自身骨组织完全相同D e s s i o n 等【I5 】电镜观 察也发现H A 与新骨界面之间有一约6 0 m m 的无定形层f 州门认为这 种结合是化学性的 H A 与骨组织的化学结合机理及其过程尚未完全清楚，但这种结 合过程可人为地分为三个阶段【t 6 1 ：( 1 ) 首先是在H A 表面形成钙磷带 ( C a 、P ．r i c h Z o n e ) ，约3 0 _ —铷m m 厚，开始是无定形的，继而结晶 成磷灰石晶体，骨胶原可深入H A 晶体之间并与之结合 2 ) 在钙磷 结晶层上形成粘合带，约8 0 —l o o 衄厚，主要有细胞外基质物质 构成，含有粘多糖类、糖蛋白等为骨胶原附着于材料表面提供了基 础，这种无定形结合带仅出现在H A 等表面活性材料表面，而且这层 物质含天然骨粘合物质。

3 ) 骨胶原与该粘合带结合，并可以矿化形 成骨性结合成骨细胞提供所需的胶原和基质以及最初矿化所需的基 质泡 H A 种入动物体中，其成骨过程大致为：首先纤维结缔组织长入， 而后钙盐沉积发生骨化，最后是新骨的建成类似正常骨结构的成熟骨 在兔体内，以颗粒型H A 为例，其进展速度大约是：2 周后粒子间充满血 管结缔组织，有炎性细胞浸润4 周时仍有轻度炎症，成纤维细胞增殖， 胶原形成6 周时炎症几乎消失，H A 粒子间尚有含细胞的不成熟骨 6 个月时新生骨与周围骨不能区别，新生骨呈指状向临近骨深入其 他动物实验如犬、鼠、狒狒等结果与兔大致相似，只不过成骨出现的 早晚稍有不同 3 ．3 ．2 骨引导性( O s t e o c o n d u e t i v e ) H A 植入后虽有骨组织形成，长入H A 颗粒间并包绕材料或内生 入多孔性材料的孔内但其不具有诱导骨形成作用当把这种材料植 入非骨环境中如皮下、肌内、脂肪组织中时，并没有新骨形成H A 佳术斯大学颀士研究生毕业论文 只是一种支架系统引导骨组织长入植入区H A 这种引导骨组织长入 原先不植入陶瓷无骨组织长入的部位的性能，称之为骨引导性。

3 ．4 影响H A 植入效果的因素 3 ．4 ．1 骨膜的作用 H A 必须与具成骨能力的组织相接触才可能引导成骨不少学 者将颗粒状H A 植入骨膜下和骨膜上进行比较，结果发现植入骨膜上 时H A 颗粒间无新骨形成，而植入骨膜下者新骨形成 3 ．4 ．2 羟基磷灰石的几何形状 颗粒型H A 的形状对成骨影响不大，但颗粒大小则有一定影响 一般认为颗粒直径在5 0 0 一1 0 0 0 斗m 时其间隙最利于组织长入，过 小长入减慢，过大则不利成骨 3 ．4 ．3 多孔羟基磷灰石的孔径 孔径应大于1 0 0 P - m 而且完全贯通时才能迅速骨化孔径过大组 织长入速度减慢当孔径大小为1 5 _ —_ 4 0 p m 是允许纤维组织长入： 孔大小为1 5 0 ¨m 以上时可允许骨质长入【1 7 J 3 ．4 ．4 多孔羟基磷灰石的孔率 多孔体能增大材料的表面积，是有利于成骨的形式而孔率高低， 直接决定材料的表面积，继而影响骨的形成但孔率高材料的机械强 度减低有人认为：孔率在5 0 _ —_ 6 0 ％为适宜 3 ．4 ．5 其他 H A 种植效果有赖于它能在种植部位存留如果旱弱出现感染则 很有可能造成H A 的排出。

此外，植入时间，植入物的稳定性，植入 物与成骨组织间是否有间隔，植入部位血供状态等因素均对H A 。