膠原支架材料應用于牙周組織缺損的修復

發布日期：2014-04-21 14:14
牙周病是人類口腔中最常見的疾病之一,同時也是造成成年人失牙的首要原因。理想的牙周病治療不僅要求阻斷牙周支持組織的破壞, 同時應實現牙周組織的再生。組織工程技術被認為是修復牙周組織缺損的最有效的方式，尋找合適的支架材料是目前牙周組織工程研究的重點內容。華南理工大學材料學院學者從牛跟腱中提取I型 膠原,研制出一種具有雙層結構的膠原支架,本實驗研究該支架與人牙周膜細胞(human periodontal ligamentcells, hPDLC)的體外生物相容性,為進一步應用于牙周組織工程的研究提供依據。
理想的牙周組織再生為形成新附著, 新附著的形成有賴于牙周膜細胞優先占據根面, 引導組織再生術(guided tissue regeneration, GTR)是目前實現牙周新附著的有效手段。然而由于炎癥的破壞,牙周膜細胞來源有限,且活性不足,生長緩慢,導致牙周組織再生量有限,療效并不滿意。組 織工程技術通過引入外源細胞, 可為牙周組織的再生創造良好條件。組織工程技術的核心是構建細胞與支架材料的三維復合體,支架材料可為種子細胞的生長提供適宜的微環境。目前應用于牙周組織工程技術的材料主要有人工合成材料,如羥基磷灰石,聚乳 酸,聚羥基乙酸等;天然材料,如天然骨衍生物,膠 原等。 其中,膠原不僅具有良好的生物相容性,同時是牙周膜的主要成分, 將其應用于牙周組織工程具有獨特優勢, 可為牙周膜細胞提供良好的細胞外基質環境,促進細胞的生長、增殖、分化,加 速膠原纖維的形成、蛋白質的合成,促進牙周組織的再生。膠原作為 GTR 中的屏障膜,在牙周組織再生中的應用已非常廣泛。
通過將 GTR 技術與組織工程技術相 結合,制備了具有雙層結構的膠原支架。其疏松側孔隙均勻,相互交通,牙周膜細胞與支架材料復合培養后,可見大量細胞在材料表面跨孔隙生長,并沿孔隙向支架內部遷移,分布均勻,表明該支架材料具有良好的生物相容性,三維立體結構有利于細胞的攀附生長;而致密側無孔隙,細胞與支架材料復合培養后,大量細胞在其表層黏附并呈復層 生長,僅有極少細胞進入支架內部,證實其致密層可起到屏障作用,發揮有效的GTR屏障膜的功能。牙周膜細胞具有分泌、礦化等多種功能,可分 泌 ALP、膠原、蛋白等。ALP作為生物礦化和成骨樣細胞的一種特征性標記, 其活性的高低可反 映相應細胞向成骨方向轉化的趨勢,在牙周膜中,ALP 是成骨細胞或成牙骨質細胞分化早期的標志,其活性是細胞礦化的基礎,因此,ALP 活性已成為觀察牙周膜細胞分化功能的一項重要指標。膠原是構成牙周膜的主要成分,其中I型膠原 占 85%左右。I型膠原在維持牙周組織結構的穩定、功能、再生等方面起著重要作用。因此,評估牙周膜細胞分泌膠原的功能具有重要意義。HYP為前膠原、膠原蛋白合成必需的前體氨基酸,HYP在膠原蛋白中占13.4%,在彈性蛋白中占極少量,其他蛋白中均不存在,因此檢測 HYP的含量可以間接反映膠原的分泌情況,具有高度的靈敏性與 可靠性。本實驗通過檢測牙周膜細胞與雙層膠原支架三維培養后上清液中ALP及 HYP 的含量變化,證實經復合培養后,隨著培養時間的延長,支架材料對牙周膜細胞分泌ALP及膠原的功能具有一定的促進作用。

 

實驗結果提示,雙層膠原支架疏松層有利于細胞攀附生長,致密層可起到屏障膜作用,且經復合培養后,人牙周膜細胞可維持其形態特征及生物功能。該支架材料具有良好的生物相容性,可進一步應用于牙周組織工程的研究。

 

 

本文來源于文獻《雙層膠原支架與人牙周膜細胞的體外生物相容性》