超親水表面種植體研究進展

丁鋒， 施少杰， 宋應(yīng)亮

軍事口腔醫(yī)學(xué)國家重點實驗室 口腔疾病國家臨床醫(yī)學(xué)研究中心 陜西省口腔生物工程技術(shù)研究中心第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)院種植科，陜西 西安（710032）

目前，種植修復(fù)已經(jīng)成為牙列缺損或牙列缺失患者最佳治療方案之一。在一項長達20 年的前瞻性病例系列研究中，鈦種植體的失敗率為10.5%［1］，也有報道稱其種植體植入成功率可以達到99%［2］。盡管各個研究所用的種植體不同，但其種植成功的關(guān)鍵均與種植體骨結(jié)合密切相關(guān)［3］。種植體的表面性能對種植體骨結(jié)合有非常重要的意義，是決定骨整合速度和程度的重要因素，一方面其可能引起種植體表面親水性的變化［4］，另一方面其又反過來影響種植體表面的蛋白吸附過程，進而影響細胞的生長和分化［5］。

提高種植體表面性能的方法主要包括物理法和化學(xué)法。物理法主要是指通過噴砂酸蝕、電解蝕刻、激光處理等改變種植體表面超微結(jié)構(gòu)［6］，紫外光處理也是一種新興的方法［7］?；瘜W(xué)法主要是通過等離子噴涂、電化學(xué)沉積法等在種植體表面形成具有良好生物相容性和骨引導(dǎo)作用的羥基磷灰石結(jié)構(gòu)［8］。噴砂酸蝕方法被證實可使材料獲得良好的生物活性表面［9］，故而成為近年來種植體表面改性的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用的重點。

通過表面處理的種植體具有良好的親水性［10］。其中，表面經(jīng)過潤濕與液體之間的固液接觸角小于5°的種植體，被稱為超親水種植體。本文選取臨床上較為常用的SPI?ELEMENT RC INICELL 種植體（Thommen Medical AG，Grenchen，Switzerland）以及 SLActive?種植體（Straumann GmbH，F(xiàn)ribourg，Germany）作為代表，通過查閱這兩種植體最新的文獻，分析超親水種植體在臨床應(yīng)用上的優(yōu)勢缺點以及最新進展。

1 超親水種植體臨床研究進展

1.1 超親水種植體早期負載

由于超親水種植體能夠促進種植體骨結(jié)合，縮短其愈合周期，因而關(guān)于其早期負載方面的研究較為豐富。Hicklin 等［11］對下頜后部植入超親水種植體21 d 后的種植體進行早期加載的效果進行了研究。其中在植入21 d 后，20 枚超親水種植體（INICELL）穩(wěn)定系數(shù)符合標準（ISQ > 70），對其進行早期加載。根據(jù)加載后6 個月的隨訪效果得出如下結(jié)論：①在3 周內(nèi)對植入在下頜后部（未進行植骨術(shù)）的超親水種植體進行功能性咬合加載是一個安全可預(yù)測的治療方案；②在隨訪的6 個月內(nèi)未發(fā)生種植體脫落及其他并發(fā)癥；③種植體植入后21 d 內(nèi)ISQ 值的增加證實超親水表面的植體非常適合早期加載；④影像學(xué)分析說明了種植體邊緣骨組織的穩(wěn)定。Hinkle 等［12］也對同一種超親水種植體植入后早期負載的臨床和影像學(xué)檢查進行了為期1 年的追蹤隨訪，除去1 例因未按要求預(yù)防性使用抗生素和1 例因工藝原因?qū)е碌呐R時修復(fù)體破裂外，植入在21 名患者口內(nèi)的23 枚種植體在進行早期負載（種植體植入術(shù)后21 d）后的1 年內(nèi)均未發(fā)生失敗及并發(fā)癥。影像學(xué)檢查顯示，超親水種植體進行早期負載后的一年內(nèi)并沒有引起持續(xù)的邊緣骨吸收。兩項研究結(jié)果共同說明了在骨質(zhì)較好的缺牙區(qū)植入超親水種植體并進行早期加載方案的可行性。對于另外一種種植體（SLActive）即刻非功能性負載后的2 年隨訪結(jié)果顯示，單顆牙齒缺失時，使用超親水種植體進行種植體植入術(shù)后采用即刻非功能性負載修復(fù)，其影像學(xué)檢查及近期臨床效果可與采用延期負載的常規(guī)種植體相媲美［13］。

上述幾個研究結(jié)果表明，超親水種植體在早期負載方面均有良好的可行性與可預(yù)期性，這對牙缺失患者來說是一種可行的方案，對那些前牙缺失急需恢復(fù)美觀的患者更來說是一種福音。

1.2 超親水種植體在低密度骨質(zhì)進行早期負載

超親水種植體能夠在頜骨內(nèi)維持良好的初期穩(wěn)定性，其在低密度骨質(zhì)上的應(yīng)用也較為廣泛。Held 等［14］對超親水種植體在低密度骨質(zhì)上的早期負載效果進行了研究，在10 位患者缺牙區(qū)植入的35 枚超親水種植體（INICELL），8 周后若扭矩大于35 Ncm，則實施二期手術(shù)并進行負載，否則在12 周時負載。除去1 枚種植體因工藝原因失敗、1 枚因傷口愈合障礙拔除外，其余33 枚種植體有31 枚（88.6%）在第8 周時負載，2 枚（5.7%）在第12 周時負載。在為期1 年的隨訪中，采用無接觸式測量裝置（Osstell，Gothenburg，Sweden）測量ISQ 值，種植體植入后ISQ平均值為43，在8周后上升至63，最終在12 個月時穩(wěn)定在73。這一結(jié)果說明對植入在低密度頜骨的超親水種植體進行早期加載是可行的。同時由于研究對象中，5 例患者的15 枚種植體同期采用了上頜竇底提升術(shù)，3 例患者的12 枚種植體采用了植骨術(shù)，說明即使在缺牙區(qū)為低密度骨質(zhì)同時伴隨剩余牙槽骨高度和寬度不足時，超親水種植體仍然具有可觀的應(yīng)用前景。除此之外，Alayan 等［15］在羊頜骨上進行經(jīng)上頜竇前壁的上頜竇底提升術(shù)后植入種植體，分別對親水和疏水種植體對其周圍種植體骨結(jié)合（bone-to-implant contact，BIC）的影響進行了評估。結(jié)果顯示，在第2 周和第4 周時，與疏水種植體相比，親水種植體對上頜竇底提升術(shù)后種植體周圍BIC含量具有積極的影響。

雖然臨床研究與組織學(xué)研究所使用的超親水種植體不同，但在一定程度上，該組織學(xué)研究的結(jié)果是能夠?qū)εR床研究做出積極的解釋。說明即便是在低密度骨質(zhì)上進行早期負載，超親水種植體仍然是一種可靠的選擇。

1.3 超親水短種植體在后牙區(qū)的應(yīng)用

近年來，短種植體的發(fā)展使得剩余牙槽骨高度不足的患者能夠通過種植修復(fù)恢復(fù)其咀嚼功能。Makowiecki 等［16］的研究聚焦于兩種不同的超親水短種植體（骨內(nèi)部分不超過8 mm）在不同的時間點進行加載后的效果差異。實驗組（INICELL）植入6 周后進行加載，對照組（SLActive）則在15 周后進行加載。其結(jié)果總結(jié)如下：①實驗組在初期/后期穩(wěn)定性及3～6 個月的邊緣骨吸收沒有顯著的差異，而對照組在12 周時的種植體穩(wěn)定性則與基線比較（植入后即刻測量所得定義為基線水平）有顯著提升；②植入后第3 個月時對照組的邊緣骨吸收明顯高于實驗組，但這些差異在第6 個月時已經(jīng)消失；③初期穩(wěn)定性方面，實驗組ISQ 顯著高于對照組，在第3 個月時兩者差異已經(jīng)無顯著性差異，推斷兩者初期穩(wěn)定性之間的差異可能與其之間不同的螺紋形態(tài)有關(guān)。

組織學(xué)實驗對兩種種植體初期穩(wěn)定性方面差異做了可能的解釋。Vasak 等［17］在 9 只小型豬頜骨上各植入4 枚兩種超親水種植體（INICELL 和SLActive）和一種標準非親水種植體（SPI Element），在植入后第5 天、第10 天和第15 天的時候?qū)ζ溥M行組織學(xué)分析。結(jié)果顯示，在第15 天時，SLActive相比INICELL 顯示出更多的old BIC 和更少的new BIC。說明相對于SLActive，INICELL 的結(jié)構(gòu)或表面處理方式在早期更有利于種植體表面新的骨結(jié)合的形成，但隨著時間的增加，在第3 個月時兩者之間的差異已經(jīng)逐漸縮小。

雖然兩種超親水種植體在表面形態(tài)、處理方式等方面均有差異，但是研究結(jié)果顯示，超親水短植體在后牙區(qū)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。但是在實際應(yīng)用方面，對于后牙牙槽骨高度降低的患者，醫(yī)生還必須考慮下頜神經(jīng)管等因素，避免可能出現(xiàn)的術(shù)后并發(fā)癥。

1.4 超親水種植體遠期效果

種植體的遠期效果是評估其優(yōu)劣的一大指標。Gac 等［18］研究了 1 337 枚超親水種植體（INICELL）和 1 581 枚非親水種植體（TST，Thommen Medical AG，Grenchen，Switzerland）植入后早期失敗率及6 年保留率。超親水種植體隨訪周期平均為2.1（1.1～5.4）年，非親水種植體隨訪周期平均為4.5（1.3～5.9）年。期間有 7 枚超親水種植體（0.5%）和23 枚疏水種植體（1.5%）失敗，尤其是在標準組中兩種種植體早期失敗分別為1 枚和9 枚，結(jié)果具有統(tǒng)計學(xué)差異。由此可見，相較非親水種植體，使用超親水種植體能夠顯著降低種植體植入術(shù)后早期失敗率。

由于超親水種植體應(yīng)用在臨床上的時間并不長，因此，還需要隨訪周期更長的研究來證明超親水種植體的長期穩(wěn)定性。

1.5 超親水種植體在特殊人群上的應(yīng)用

然而，并非所有的患者使用超親水種植體都能夠達到預(yù)期的效果。Nack 等［19］對超親水種植體植入在有放療病史的患者口內(nèi)的效果進行了為期五年的隨訪，研究對象包括20 名患者口內(nèi)植入的102 枚種植體（50 枚 SLA，52 枚 SLActive）。除去 1名患者因為腫瘤復(fù)發(fā)于負載前移除了5 枚植體（2枚SLA，3 枚 SLActive）外，對剩余 97 枚種植體進行了隨訪。5 年后存活種植體總量為77 枚（38 枚SLA，39 枚 SLActive），這其中包括植入在 4 名患者口內(nèi)的18 枚種植體因患者死亡而被認為丟失。從統(tǒng)計學(xué)效果來看，兩種種植體的成功率及種植體邊緣骨吸收均沒有明顯差異。Markovic等［20］比較了在使用抗凝劑的患者口內(nèi)植入超親水和疏水種植體的效果，同樣發(fā)現(xiàn)了在患者使用抗凝劑的情況下，超親水種植體相對于疏水種植體并沒有明顯的優(yōu)勢。這種結(jié)果可能是由于患者自身的特殊條件（有放療病史或使用抗凝劑）影響了種植體早期骨結(jié)合過程，從而導(dǎo)致超親水種植體未能發(fā)揮應(yīng)有的優(yōu)勢。雖然并未有對于另一種超親水種植體在這兩種特殊患者口內(nèi)植入的效果研究，但就目前來看，在有放療病史或使用抗凝劑的患者口內(nèi)植入超親水種植體并非最好的選擇，因為傳統(tǒng)的疏水種植體也能達到同樣的效果。

2 超親水種植體應(yīng)用中需要預(yù)防性使用抗生素

對于超親水種植體來說，預(yù)防性使用抗生素十分重要。Wassmann 等［21］通過對不同表面種植體對細菌的粘附性的研究發(fā)現(xiàn)，表面粗糙度和潤濕性可能影響細菌對生物材料的粘附性能。在這種情況下，主要因素取決于細菌種類，種植體表面潤濕性主要提升葡萄球菌粘附，而表面粗糙度則主要影響血液鏈球菌的粘附。這與之前臨床研究中患者未按照醫(yī)囑使用抗生素導(dǎo)致種植體失敗的結(jié)果相吻合，印證了具有高表面粗糙度的親水種植體預(yù)防性使用抗生素的必要性。

3 超親水種植體骨結(jié)合的分子機制研究

盡管親水種植體的作用已經(jīng)在動物和臨床上得到證實（例如IV 類骨質(zhì)、即刻/早期負載以及控制不良的II 型糖尿?。?，但是對于親水/疏水種植體骨愈合相關(guān)的分子機制卻知之甚少。Calciolari等［22］通過在9只6個月大的新西蘭白兔顱骨上建立模型，運用蛋白組學(xué)分析在疏水性和親水性鈦穹狀結(jié)構(gòu)種植體植入后新骨形成早期階段所表達的蛋白質(zhì)和相關(guān)信號通路，探索骨結(jié)合模型背后的分子機制。通過在植入后第 4 天、第 7 天、第 14 天分別取 3 只兔子的樣本進行蛋白質(zhì)組學(xué)分析，他們發(fā)現(xiàn)：①第4 天時，兩組的蛋白質(zhì)組大致相似，但是疏水組顯示了急性炎癥因子（如核因子-kappa B、腫瘤壞死因子和趨化因子信號通路）的過度表達。這與之前的體外結(jié)果一致，表明種植體植入第3天時，親水性鈦種植體可以通過對血小板蛋白質(zhì)組的調(diào)節(jié)減弱巨噬細胞相關(guān)的促炎細胞因子反應(yīng)［23］；②第7天時，在親水組中檢測到更多的骨骼發(fā)育、骨祖細胞分化和細胞粘附通路中的關(guān)鍵蛋白。表明與疏水組相比，親水組在這個時間點更能增強新骨形成，從而證實了之前的組織學(xué)發(fā)現(xiàn)［24］；③第7天時，親水組中調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生發(fā)育的因子以及神經(jīng)營養(yǎng)因子信號通路的上調(diào)，證實了之前所報道的這些基因可能在骨再生的早期階段起重要作用［25］；④第14 天時，兩組表達的蛋白總數(shù)均有所減少，表明其骨形成過程均有所減慢。盡管該研究研究周期較短、未進行組織學(xué)分析印證、且一些未鑒定的蛋白作用不詳，但其作為第一個研究親水種植體愈合早期分子機制的研究，印證了之前多種組織學(xué)發(fā)現(xiàn)，同時在分子層面解釋其原因，仍具有非常重要的意義。因此，分子水平的研究可能成為超親水種植體未來研究的一個重要方向。

4 小 結(jié)

大量文獻報道證明了超親水種植體在低密度骨質(zhì)、骨高度不足情況下的早期負載及遠期效果相較疏水種植體有明顯的優(yōu)勢，同時也指出對于一些特殊患者，如有放療病史、使用抗凝劑的患者時，超親水種植體與疏水種植體效果基本相同的現(xiàn)象及其可能的原因，此類研究對超親水種植體臨床適應(yīng)癥的選擇具有一定的指導(dǎo)意義，然而由于超親水種植體對細菌的粘附力也有一定提升，說明抗生素的早期預(yù)防性使用是合理而且必要的。但是由于超親水種植體應(yīng)用年限的限制，其10 年乃至更長周期的遠期效果的研究將會是未來的研究重點之一。而最新的分子水平研究結(jié)果對之前多種臨床及組織學(xué)發(fā)現(xiàn)的印證也提示，更為全面、深入的分子水平的研究或許會成為超親水種植體乃至整個種植修復(fù)領(lǐng)域研究的潛在方向之一。