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種植修復(fù)穿齦區(qū)材料性狀對(duì)軟組織封閉的影響
在口腔種植研究領(lǐng)域，制定改善骨整合的策略是學(xué)者們一直以來(lái)的研究重點(diǎn)，但近年來(lái)，越來(lái)越多的學(xué)者認(rèn)識(shí)到，種植體的長(zhǎng)期穩(wěn)定不僅依賴于骨整合，也與種植修復(fù)過(guò)程中穿齦區(qū)軟組織封閉密切相關(guān)。種植體周圍軟組織的良好愈合可以形成穩(wěn)定的軟組織封閉區(qū)，有效阻止細(xì)菌、化學(xué)物質(zhì)侵入，抵抗物理?yè)p傷，從而保存邊緣骨組織，維持種植體長(zhǎng)期穩(wěn)定。
因此，良好的穿齦區(qū)軟組織封閉對(duì)減少種植體周圍炎、提高種植體長(zhǎng)期存活率至關(guān)重要。而穿齦部位生物材料的表面性狀影響軟組織附著，是近年來(lái)學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)，本文將就口腔種植修復(fù)過(guò)程中的穿齦部位生物材料對(duì)軟組織封閉影響的研究進(jìn)展作一分析。
1.口腔種植體-軟組織界面
口腔種植體-軟組織界面主要是由結(jié)合上皮及其下方的結(jié)締組織構(gòu)成，即所謂的“生物學(xué)寬度”，而這一術(shù)語(yǔ)是基于Gargiulo等人的工作，他們統(tǒng)計(jì)了天然牙齒齦交界處的軟組織寬度，發(fā)現(xiàn)平均寬度為2.04mm（結(jié)合上皮1.07mm，上皮下結(jié)締組織0.97mm）。而種植體周圍存在類似的種植體-軟組織關(guān)系。Berglundh等指出，種植體周圍生物學(xué)寬度約3~3.5mm，包括約2mm的結(jié)合上皮和1~1.5mm的結(jié)締組織。
在種植體周圍，結(jié)合上皮形成了種植體周圍袖口樣的上皮封閉區(qū)，其結(jié)構(gòu)連續(xù)性可有效阻止細(xì)菌侵入，但與天然牙不同的是，上皮細(xì)胞通過(guò)半橋粒和基板連接于種植體表面，附著及封閉能力較薄弱，易發(fā)生上皮根向遷移。種植體-軟組織界面另一重要結(jié)構(gòu)是上皮下結(jié)締組織，主要由成纖維細(xì)胞、膠原纖維及細(xì)胞外基質(zhì)等構(gòu)成。
天然牙周圍的結(jié)締組織由60%的膠原纖維和15%的成纖維細(xì)胞組成，相比之下，種植體周圍的結(jié)締組織含有85%的膠原纖維和僅3%的成纖維細(xì)胞，細(xì)胞數(shù)量明顯低于天然牙周圍牙齦組織。
在天然牙中，結(jié)締組織通過(guò)“sharpy纖維”錨定在牙骨質(zhì)中，形成緊密的結(jié)締組織附著，但在種植體周圍，這種附著被蛋白聚糖層所取代，且膠原纖維的排列多與種植體表面平行，抵抗外界作用的能力較差。另外，種植體周圍結(jié)締組織血管來(lái)源及數(shù)量較少，分布較差，更像瘢痕組織。因此，相對(duì)于天然牙，種植體表面的結(jié)締組織附著較薄弱。而如何提高種植體材料與結(jié)合上皮和結(jié)締組織的附著及封閉作用至關(guān)重要。
2.穿齦區(qū)軟組織愈合過(guò)程
種植體周圍軟組織愈合過(guò)程包括以下四個(gè)階段：凝血塊期，炎癥期，增生期和成熟/改建期。軟組織創(chuàng)傷發(fā)生后，凝血塊迅速形成并封閉創(chuàng)口，與此同時(shí)，炎癥反應(yīng)平行進(jìn)行，中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞分別在創(chuàng)傷后1h和24h內(nèi)出現(xiàn)在種植體周圍，參與早期炎癥反應(yīng)。
增生階段由肉芽組織的形成開(kāi)始，成纖維細(xì)胞參與胞外基質(zhì)合成，并在創(chuàng)傷后遷移至創(chuàng)口邊緣，參與傷口的愈合及修復(fù)。隨后，創(chuàng)口愈合進(jìn)入成熟改建階段。一般來(lái)說(shuō)，上皮愈合在7~14天完成，而生物學(xué)寬度的形成和黏膜周圍屏障功能的成熟需要6~8周的愈合時(shí)間。因此，如何促進(jìn)種植體周圍軟組織的早期愈合也成為加強(qiáng)軟組織封閉效果的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
3.穿齦區(qū)生物材料表面性狀對(duì)軟組織封閉的影響
雖然種植體周圍軟組織與天然牙齦組織有相似的組織形態(tài)學(xué)和臨床特征，但與天然牙不同的是，種植體周圍軟組織形成于種植植入手術(shù)或二期手術(shù)后的愈合過(guò)程。種植體系統(tǒng)設(shè)計(jì)、手術(shù)方法等均可對(duì)軟組織封閉效果產(chǎn)生影響，但另一方面，由于種植體周圍軟組織的愈合發(fā)生在材料-軟組織界面，生物材料的表面性狀對(duì)愈合過(guò)程及附著效果也至關(guān)重要。
擁有良好生物學(xué)性能的種植材料應(yīng)能促進(jìn)種植體周圍上皮細(xì)胞粘附、抑制上皮向下遷移、促進(jìn)成纖維細(xì)胞粘附及結(jié)締組織合成，促進(jìn)軟組織愈合及附著，從而獲得穩(wěn)定的種植體周圍軟組織封閉區(qū)。
1）界面材料組成
目前來(lái)說(shuō)，穿齦部位材料類型主要分為3大類：金屬、陶瓷和聚合物。其中，鈦及鈦合金（六鋁四釩鈦、鈦鋯合金、鈦鉭合金等）對(duì)成纖維細(xì)胞粘附及軟組織附著的表現(xiàn)相似，與其他金屬如金合金、鈷鉻合金相比，表現(xiàn)出了更好的細(xì)胞粘附能力。然而，當(dāng)鈦種植體植入上頜前牙區(qū)域，尤其是在軟組織狀況不佳的情況下，種植體周圍軟組織會(huì)出現(xiàn)灰色陰影，影響美觀。因此，在穿齦材料領(lǐng)域，尤其是在美學(xué)區(qū)域，光學(xué)性能良好的陶瓷材料似乎更有應(yīng)用前景。
有學(xué)者認(rèn)為，氧化鋯和鈦或鈦合金在對(duì)軟組織整合方面無(wú)明顯差異。也有研究發(fā)現(xiàn)，與鈦相比，氧化鋯能促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，且軟組織整合更加成熟。然而，相反地，一項(xiàng)比格犬體內(nèi)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，氧化鋯周圍軟組織中血管比例明顯低于鈦。同時(shí)，最近的一項(xiàng)大鼠體內(nèi)試驗(yàn)也顯示氧化鋯表面上皮附著結(jié)構(gòu)較鈦表面少，封閉效果較弱，粘附相關(guān)蛋白表達(dá)水平下降。
多數(shù)學(xué)者認(rèn)為氧化鋯能夠?qū)崿F(xiàn)良好的種植體周圍軟組織整合，作為鈦的替代品表現(xiàn)出了一定的應(yīng)用前景。然而，在有更多的臨床證據(jù)之前，鈦和鈦合金仍是口腔種植的首選材料。然而，無(wú)論是鈦還是氧化鋯，二者都不能形成永久性軟組織密封。因此，通過(guò)改變表面形貌、粗糙度、親水性或進(jìn)行生物分子摻雜等對(duì)材料表面進(jìn)行改性，以加強(qiáng)種植體周圍的軟組織附著，成為學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)。
2）表面形貌
Brunette課題組發(fā)現(xiàn)，溝槽狀表面可引導(dǎo)成纖維細(xì)胞和上皮細(xì)胞定向生長(zhǎng)。這一現(xiàn)象被稱為“接觸引導(dǎo)”，即材料表面幾何形貌（如微溝槽）定向或引導(dǎo)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的一種現(xiàn)象。微溝槽結(jié)構(gòu)通常表現(xiàn)為材料表面按一定方向規(guī)律排列的溝狀幾何形狀，其溝間距及深度等幾何參數(shù)均為微米級(jí)。目前，學(xué)者們普遍認(rèn)為，微溝槽表面可以促進(jìn)軟組織細(xì)胞粘附，提高粘附強(qiáng)度，并影響上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞的定向生長(zhǎng)。
另外，有研究表明，微溝槽結(jié)構(gòu)表面的結(jié)締組織內(nèi)可見(jiàn)部分膠原纖維垂直于種植體生長(zhǎng)，作者認(rèn)為，這種結(jié)締組織-種植體界面可以有效阻止上皮細(xì)胞向下遷移。然而，也有學(xué)者認(rèn)為微溝槽結(jié)構(gòu)雖然可以促進(jìn)軟組織細(xì)胞的粘附增殖，但其粗糙表面亦有可能促進(jìn)微生物的定植，因此，納米形貌似乎成為更好的選擇。納米形貌即材料表面呈現(xiàn)納米尺度的形貌特征，如納米級(jí)溝槽、納米棒、納米線、納米孔、納米管等。
研究表明，經(jīng)機(jī)械拋光形成的納米溝槽有序連續(xù)，可促進(jìn)成纖維細(xì)胞定向生長(zhǎng)。而Tan等發(fā)現(xiàn)，TiO2納米管在促進(jìn)成纖維細(xì)胞成熟分化的同時(shí)，可進(jìn)而促進(jìn)隨后與之共培養(yǎng)的角化上皮細(xì)胞的增殖及基底膜形成�？紤]到軟組織愈合過(guò)程中，成纖維細(xì)胞首先與材料表面接觸，然后角化細(xì)胞沿成纖維細(xì)胞層向材料表面遷移，因此作者認(rèn)為，納米形貌有利于傷口愈合及組織修復(fù)。
3）粗糙度
粗糙度是影響細(xì)胞生物學(xué)行為的另一重要因素。有學(xué)者認(rèn)為，不同粗糙度的種植體材料表面軟組織整合無(wú)明顯差異，結(jié)締組織纖維走向均平行于兩種材料表面。然而，也有學(xué)者得出了相反的結(jié)論，認(rèn)為無(wú)論是鈦還是鈦鋯合金，酸蝕處理后的種植體表面粗糙度增大，頸圈周圍軟組織內(nèi)可見(jiàn)垂直膠原纖維數(shù)量增多，并改善了結(jié)締組織附著。
與上述體內(nèi)研究不同，體外研究可以分別評(píng)估表面粗糙度對(duì)每種細(xì)胞類型的影響。研究表明，上皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞對(duì)種植體表面相似的形貌特征表現(xiàn)出了不同的生物學(xué)行為。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，粗糙表面有利于成纖維細(xì)胞的粘附，但上皮細(xì)胞更偏愛(ài)光滑表面。Smallidge等發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Ra<0.127μm時(shí)，人牙齦上皮細(xì)胞增殖效果最佳。但粗糙度對(duì)軟組織細(xì)胞的影響仍存在爭(zhēng)議，與多數(shù)學(xué)者不同，Cho等及Zhou等則認(rèn)為高度拋光的氧化鋯（Ra=0.092μm）或鈦表面（Ra=0.081μm）更有利于成纖維細(xì)胞粘附、鋪展、應(yīng)力纖維表達(dá)及基質(zhì)沉積。
另外，生物材料植入體內(nèi)后的命運(yùn)取決于細(xì)菌和宿主組織細(xì)胞在材料表面上的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。有學(xué)者將人牙齦成纖維與細(xì)菌共培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除了光滑表面（Ra<0.007μm），其他不同處理工藝的粗糙表面（機(jī)械加工、酸蝕、modSLA）上細(xì)菌的粘附均降低了成纖維細(xì)胞對(duì)材料表面的覆蓋程度。
綜上，到目前為止，人們普遍認(rèn)為一定程度的表面粗糙度有利于成纖維細(xì)胞粘附，而上皮細(xì)胞在光滑表面表現(xiàn)更好，但由于植體材料、表面處理方案、細(xì)胞培養(yǎng)方式和動(dòng)物模型的差異，同時(shí)考慮到細(xì)菌與宿主的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，很難對(duì)粗糙度對(duì)軟組織附著的影響做出明確的結(jié)論。
4）親水性
決定軟組織細(xì)胞行為的另一重要因素是表面自由能和表面親水性。親水性表面可促進(jìn)骨整合，但對(duì)軟組織整合影響的研究較少。目前口腔種植市場(chǎng)上的超親水種植體表面處理工藝多為modSLA工藝，即酸蝕處理后氮?dú)獗Ｗo(hù)下清洗并保存在生理鹽水中。多項(xiàng)體內(nèi)及臨床研究表明，這種處理工藝得到的親水界面可以促進(jìn)上皮細(xì)胞及上皮下結(jié)締組織與種植體界面的附著，促進(jìn)結(jié)締組織血管化，促使膠原纖維垂直植體表面附著，同時(shí)減少菌斑生物膜的形成。
甚至有學(xué)者認(rèn)為，與粗糙度相比，親水性對(duì)軟組織整合及菌斑生物膜形成的影響更大。盡管種植體表面親水性可能是建立良好的軟組織封閉的關(guān)鍵因素，但值得注意的是，多數(shù)研究在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)不可避免的地混雜了一些其他因素如表面形貌、粗糙度、表面化學(xué)成分的影響，因此很難確定親水性這一單一因素與軟組織整合的明確相關(guān)性。
5）生物分子涂層
宿主組織對(duì)種植體表面的反應(yīng)是由細(xì)胞外基質(zhì)或其他生物活性分子之間一系列相互作用介導(dǎo)的。因此，在種植體表面覆蓋生物分子成為表面改性的一種重要方法。上皮細(xì)胞通過(guò)半橋粒和內(nèi)層基板與種植體表面連接，其主要成分是層黏連蛋白332和整合素α6β4。有學(xué)者將層黏連蛋白332基因（LAMA3）組裝到植體表面，其體內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，改性后的材料不僅可以促進(jìn)上皮細(xì)胞的早期粘附，也增強(qiáng)了軟組織封閉作用。
I型膠原中含有生物粘附氨基酸序列，可作為配體與整合素α2β1結(jié)合，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞粘附遷移等。研究表明，鈦表面覆蓋I型膠原促進(jìn)了成纖維細(xì)胞的伸展粘附和增殖，同時(shí)，細(xì)胞分化、胞外基質(zhì)形成及改建相關(guān)基因表達(dá)水平升高。另外，有研究表明，種植體表面沉積聚多巴胺可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞粘附及結(jié)締組織附著。
在口腔種植體修復(fù)過(guò)程中，穿齦部位形成良好的軟組織密封區(qū)是預(yù)防細(xì)菌感染和實(shí)現(xiàn)種植體長(zhǎng)期成功的重要條件。本文總結(jié)了口腔種植材料表面性狀對(duì)建立良好的軟組織附著的影響及最新研究結(jié)果。盡管學(xué)者們對(duì)如何提高種植體周圍軟組織附著提出了各種不同的解決方案，但由于各研究之間的研究設(shè)計(jì)（例如，不同的細(xì)胞類型、動(dòng)物模型）、植入位置、不同改性方法及研究結(jié)果評(píng)估方法的差異，難以在以前的研究之間建立有效的比較，因此，目前為止，沒(méi)有足夠的證據(jù)證明某一種種植體材料表面設(shè)計(jì)能夠與軟組織形成牢固永久附著。
此外，如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案以便更明確地提供單個(gè)表面參數(shù)（如表面化學(xué)、表面形貌、粗糙度或親水性）與生物反應(yīng)的相關(guān)性是我們面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)。值得注意的是，納米級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用為建立種植體周圍軟組織密封提供了可能的解決方案，然而相關(guān)研究較為匱乏，需要進(jìn)一步大量研究納米形貌特征對(duì)種植體周圍軟組織整合的影響。
