再生医学:生物材料与组织再生
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五、生物活性玻璃用于骨组织再生的临床应用现状

生物活性玻璃修复骨缺损应用于临床多年,取得了良好的骨修复效果,目前主要应用于填充非承重部位的骨缺损。随着生物活性玻璃骨组织工程支架研究的深入,其在节段性骨缺损和骨增加领域也有部分应用。

(一)生物活性玻璃应用于修复节段性骨缺损

大尺寸节段性骨缺损修复是目前的医学难题,不同类型的骨修复材料已经被尝试用于该类型骨缺损的修复。然而目前大部分骨修复材料仅具有骨传导性,对于超过临界尺寸的骨缺损修复效果欠佳。因此,节段性骨缺损修复的研究集中于利用干细胞、组织工程技术,通过三维仿生构建,制备出具有多孔多级非均质结构的新型三维仿生生物活性材料。由于生物活性玻璃具有优良的骨诱导性,近年来有少量关于其用于大段骨缺损修复的报道。如Jia等采用3D打印的方法以普朗尼克F-127为粘结剂制备13-93生物活性玻璃和2B6Sr生物活性玻璃支架,烧除有机物后将支架植入新西兰白兔股骨1cm骨缺损处,9个月后在材料内部和支架周围都出现新骨和新生血管。Tang等将rhBMP-2负载入多级孔结构生物活性玻璃支架,并用于修复家兔桡骨节段骨缺损,12周后在骨缺损处产生大量新骨。可见生物活性玻璃虽可用于修复节段性骨缺损,但治疗周期较长,还有诸多问题需要解决。

(二)生物活性玻璃应用于骨量增加

生物活性玻璃除了用于骨缺损的修复,近年来在骨量增加领域也有部分应用。与骨缺损修复不同,骨量增加主要是将生物活性玻璃植入骨萎缩部位,其中应用最多的是萎缩牙槽嵴的骨量增加。Wang等在犬牙槽嵴萎缩动物模型牙槽嵴顶制备隧道,将颗粒型生物活性玻璃注入隧道内,塑性后升高牙槽嵴,发现生物活性玻璃颗粒与骨组织结合紧密,软组织长入多孔的生物活性玻璃中。然而该方法生物活性玻璃为颗粒状,骨膜下塑性困难,升高牙槽嵴的高度有限,临床效果不理想。Knapp等将生物活性玻璃与聚四氟乙烯(e-PTFE)屏障膜配合使用,研究了材料对牙槽嵴骨的骨量增加效果,用以解决种植牙时牙槽嵴骨骨量不足的问题。研究发现生物活性玻璃对于增加牙槽嵴骨量效果不理想,平均牙槽嵴宽度增加1.1mm。Margonar等报道了7例采用生物活性玻璃扩增牙槽嵴的报道,表明生物活性玻璃能够维持牙槽嵴的结构并且达到满意的修复效果,组织学表现为新形成的骨与生物活性玻璃颗粒连接紧密。Correia等将壳聚糖与纳米生物活性玻璃颗粒结合制备CHT/BG-NPs纳米复合支架,该支架同时具备形状记忆功能和生物矿化成骨功能,并且发现了其组成最佳配比,在骨再生方面有较大的潜在应用价值。Peter等采用Sol-Gel法制备纳米生物活性玻璃陶瓷-壳聚糖-明胶复合支架,其孔径在150~300μm,该支架有利于蛋白的吸附,有望成为一种牙槽嵴再生材料。以上研究可以看出生物活性玻璃在骨量增加领域具有巨大应用前景,有望解决临床种植牙骨量不足的问题。

(赵夫健 陈晓峰)