胶原支架材料应用于牙周组织缺损的修复

发布日期：2014-04-21 14:14

牙周病是人类口腔中最常见的疾病之一,同时也是造成成年人失牙的首要原因。理想的牙周病治疗不仅要求阻断牙周支持组织的破坏, 同时应实现牙周组织的再生。组织工程技术被认为是修复牙周组织缺损的最有效的方式，寻找合适的支架材料是目前牙周组织工程研究的重点内容。华南理工大学材料学院学者从牛跟腱中提取I型 胶原,研制出一种具有双层结构的胶原支架,本实验研究该支架与人牙周膜细胞(human periodontal ligamentcells, hPDLC)的体外生物相容性,为进一步应用于牙周组织工程的研究提供依据。

理想的牙周组织再生为形成新附着, 新附着的形成有赖于牙周膜细胞优先占据根面, 引导组织再生术(guided tissue regeneration, GTR)是目前实现牙周新附着的有效手段。然而由于炎症的破坏,牙周膜细胞来源有限,且活性不足,生长缓慢,导致牙周组织再生量有限,疗效并不满意。组织工程技术通过引入外源细胞, 可为牙周组织的再生创造良好条件。组织工程技术的核心是构建细胞与支架材料的三维复合体,支架材料可为种子细胞的生长提供适宜的微环境。目前应用于牙周组织工程技术的材料主要有人工合成材料,如羟基磷灰石,聚乳酸,聚羟基乙酸等;天然材料,如天然骨衍生物,胶原等。其中,胶原不仅具有良好的生物相容性,同时是牙周膜的主要成分, 将其应用于牙周组织工程具有独特优势, 可为牙周膜细胞提供良好的细胞外基质环境,促进细胞的生长、增殖、分化,加速胶原纤维的形成、蛋白质的合成,促进牙周组织的再生。胶原作为 GTR 中的屏障膜,在牙周组织再生中的应用已非常广泛。

通过将 GTR 技术与组织工程技术相结合,制备了具有双层结构的胶原支架。其疏松侧孔隙均匀,相互交通,牙周膜细胞与支架材料复合培养后,可见大量细胞在材料表面跨孔隙生长,并沿孔隙向支架内部迁移,分布均匀,表明该支架材料具有良好的生物相容性,三维立体结构有利于细胞的攀附生长;而致密侧无孔隙,细胞与支架材料复合培养后,大量细胞在其表层黏附并呈复层生长,仅有极少细胞进入支架内部,证实其致密层可起到屏障作用,发挥有效的GTR屏障膜的功能。牙周膜细胞具有分泌、矿化等多种功能,可分泌 ALP、胶原、蛋白等。ALP作为生物矿化和成骨样细胞的一种特征性标记, 其活性的高低可反映相应细胞向成骨方向转化的趋势,在牙周膜中,ALP 是成骨细胞或成牙骨质细胞分化早期的标志,其活性是细胞矿化的基础,因此,ALP 活性已成为观察牙周膜细胞分化功能的一项重要指标。胶原是构成牙周膜的主要成分,其中I型胶原占 85%左右。I型胶原在维持牙周组织结构的稳定、功能、再生等方面起着重要作用。因此,评估牙周膜细胞分泌胶原的功能具有重要意义。HYP为前胶原、胶原蛋白合成必需的前体氨基酸,HYP在胶原蛋白中占13.4%,在弹性蛋白中占极少量,其他蛋白中均不存在,因此检测 HYP的含量可以间接反映胶原的分泌情况,具有高度的灵敏性与可靠性。本实验通过检测牙周膜细胞与双层胶原支架三维培养后上清液中ALP及 HYP 的含量变化,证实经复合培养后,随着培养时间的延长,支架材料对牙周膜细胞分泌ALP及胶原的功能具有一定的促进作用。

实验结果提示,双层胶原支架疏松层有利于细胞攀附生长,致密层可起到屏障膜作用,且经复合培养后,人牙周膜细胞可维持其形态特征及生物功能。该支架材料具有良好的生物相容性,可进一步应用于牙周组织工程的研究。

本文来源于文献《双层胶原支架与人牙周膜细胞的体外生物相容性》