支架材料在牙髓血運(yùn)重建術(shù)中的研究進(jìn)展

余夢(mèng)佳，姜治偉，鄧淑麗，楊國(guó)利

牙髓血運(yùn)重建技術(shù)(dental pulp revasculariza-tion)是由Iwaya等[1]在2001年首次提出的治療年輕恒牙牙髓病與根尖周病的方法，旨在通過(guò)徹底有效的根管消毒，保護(hù)牙髓干細(xì)胞、牙乳頭間充質(zhì)干細(xì)胞和牙周韌帶干細(xì)胞，并為其提供良好的干細(xì)胞增殖和分化的微環(huán)境，從而促進(jìn)牙根的繼續(xù)發(fā)育。相較于傳統(tǒng)的根尖屏障術(shù)、根尖誘導(dǎo)成形術(shù)，牙髓血運(yùn)重建術(shù)可以使患牙根管內(nèi)硬組織繼續(xù)形成，牙根長(zhǎng)度和根管壁厚度增加，根尖孔閉合，甚至牙髓重獲活力，讓牙髓再生成為可能，降低遠(yuǎn)期根折的風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)如今已越來(lái)越多被應(yīng)用于臨床。本文將從牙髓血運(yùn)重建術(shù)的操作步驟和基本要素展開，重點(diǎn)就支架材料在其中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1 牙髓血運(yùn)重建術(shù)的臨床步驟及基本要素

牙髓血運(yùn)重建術(shù)通常需要患者兩次就診來(lái)完成。首診時(shí)通過(guò)大量1.5%次氯酸鈉和生理鹽水或17%乙二胺四乙酸(ethylenediamine tetraacetic acid, EDTA)反復(fù)沖洗根管后，封入氫氧化鈣或者低濃度的三聯(lián)抗生素糊劑，以達(dá)到徹底消毒根管、控制感染的目的。復(fù)診時(shí)評(píng)估療效，若患牙無(wú)持續(xù)感染癥狀，則在17% EDTA沖洗及干燥根管后，使用預(yù)彎的K銼超出根尖孔2 mm，引血至釉牙骨質(zhì)界下2～3 mm，待血凝塊形成，覆蓋3 mm左右三氧化礦物凝聚體(mineral trioxide aggregate, MTA)或iRoot BP等生物陶瓷材料，并定期隨訪、拍片[2]。

牙髓血運(yùn)重建術(shù)的成功與否離不開干細(xì)胞、生長(zhǎng)因子、支架這三大要素[3]。目前認(rèn)為干細(xì)胞參與組織的再生與修復(fù)；生長(zhǎng)因子促進(jìn)干細(xì)胞的增殖與分化；而支架作為一種三維結(jié)構(gòu)的支持物，可供干細(xì)胞的粘附，并為其增殖和分化提供非常有利的環(huán)境，是牙髓血運(yùn)重建術(shù)必不可少的一部分，也是現(xiàn)階段研究的熱點(diǎn)。

2 牙髓血運(yùn)重建術(shù)的支架材料

理想的支架材料應(yīng)該具備的條件有：可以模擬細(xì)胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)；為牙髓血運(yùn)重建術(shù)中的每一組分提供最佳的條件；生物相容性好；可降解[4]?？蓱?yīng)用于牙髓血運(yùn)重建術(shù)的支架材料種類繁多，除了最常用的根尖引血外，其他替代品主要分為天然材料和人工合成材料兩大類。前者包括富血小板血漿(platelet-rich plasma, PRP)、富血小板纖維蛋白(platelet-rich fibrin, PRF)、血小板顆粒(platelet pellet, PP)、富含生長(zhǎng)因子的血漿(plasma rich in growth factors, PRGF)、膠原基質(zhì)、殼聚糖、脫細(xì)胞牙髓支架等；后者包括聚(d,l-丙交酯-共-乙交酯)(Poly(d,l-lactide-co-glycolide), PLGA)、聚左乳酸(poly(l-lactic acid), PLLA)、β-三磷酸鈣鹽/殼聚糖(β-tricalcium phosphate/chitosan)、雙向鈣磷(Biphasic calcium phosphate)、膠原-羥磷灰石復(fù)合材料等。但其中的一大部分材料目前僅停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，尚未用于臨床。

2.1 根尖引血

根尖引血，是指通過(guò)K銼等器械刺入根尖組織，以誘導(dǎo)其出血形成血凝塊。該血凝塊不僅可以作為支架，傳遞根尖乳頭的大量未分化的間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)入根管內(nèi)，還可以提供較為豐富的生長(zhǎng)因子，促進(jìn)干細(xì)胞的生長(zhǎng)與分化[5]。研究顯示，相比于全身血液，根尖引血可以使干細(xì)胞表面標(biāo)記物的表達(dá)量顯著提高[6]。然而受根尖孔尺寸大小的限制，髓腔內(nèi)往往血供不足，導(dǎo)致該部位不能實(shí)現(xiàn)充分的血管重建，因此想要在根管內(nèi)形成牙髓樣組織是十分困難的[7]。事實(shí)上，臨床上還沒有真正實(shí)現(xiàn)過(guò)所謂的“牙髓再生(pulp regeneration)”。Wang等[8]通過(guò)對(duì)行根尖引血來(lái)進(jìn)行牙髓血運(yùn)重建的年輕犬牙進(jìn)行組織學(xué)檢查，發(fā)現(xiàn)即使根尖區(qū)甚至根管內(nèi)炎性浸潤(rùn)依然存在，牙髓樣組織未完全形成，但牙根的伸長(zhǎng)、增厚仍然可以繼續(xù)，不過(guò)根管壁內(nèi)沒有觀察到牙本質(zhì)樣組織的形成，見到的是細(xì)胞牙骨質(zhì)樣、骨樣、牙周韌帶樣組織。Meschi等[9]則是通過(guò)免疫組化的方法在人年輕恒牙中得到了類似的結(jié)果。以上提示著根尖引血引入根尖區(qū)骨髓或者牙周膜中的前-成骨細(xì)胞和前-成牙骨質(zhì)細(xì)胞后，可能欠缺誘導(dǎo)其分化成為牙髓干細(xì)胞的某些生長(zhǎng)因子，故使得牙髓血運(yùn)重建術(shù)比起組織再生，倒更像是損傷修復(fù)(wound repair)[10]。

2.2 自體血輸送

事實(shí)上，很多患牙會(huì)面臨根尖引血不成功的窘境。已有證據(jù)顯示，根管內(nèi)血凝塊的缺如會(huì)對(duì)牙髓血運(yùn)重建術(shù)的結(jié)果產(chǎn)生負(fù)面作用[11]。因此臨床上會(huì)用采集自體靜脈血，并將其注入根管內(nèi)的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的根尖引血[12]。而在多根牙中，為解決其中某一根管引血不足的問(wèn)題，可以考慮將臨近根管內(nèi)富余的血液輸送至沒有出血的根管。Nosrat等[13]在下頜第一磨牙近中根引血不足的情況下，分別給予了將遠(yuǎn)中根內(nèi)新鮮血液引入近中根根管和沒有任何補(bǔ)償方法這兩種措施，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不采取補(bǔ)救方法組只能觀察到根管壁的增厚，而沒有牙根的延長(zhǎng)；引入血液組的牙根發(fā)育情況則更為理想。

2.3 相關(guān)血制品

近年來(lái)也有越來(lái)越多的科學(xué)家嘗試從采集到的靜脈血中提取有效成分，以尋求更好的療效。

2.3.1 PRP PRP是將人或動(dòng)物的全血通過(guò)離心的方式得到的富含高濃度血小板的血漿，且在添加入凝血酶后可變?yōu)槟z狀物。因PRP富含的大量生長(zhǎng)因子可以促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，保持牙髓組織的活力，故臨床上遇到根尖引血不充足的情況，也會(huì)將其作為一種備選方案。

Torabinejad等[14]首次將PRP以支架材料的形式，應(yīng)用于牙髓血運(yùn)重建術(shù)中，成功誘導(dǎo)了患有根尖炎癥的前磨牙的牙根發(fā)育，并且使壞死的牙髓重獲活力。Alagl等[15]用CBCT進(jìn)一步對(duì)牙根長(zhǎng)度、病損范圍與骨密度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)以PRP為支架治療12個(gè)月后，患牙根尖周病變的范圍明顯縮窄，骨密度明顯增加，其中93%的牙齒展現(xiàn)出不同程度的牙根延長(zhǎng)與根尖孔的閉合，并且所有患者的癥狀和體征都消退了。另一項(xiàng)針對(duì)獵兔前磨牙的組織學(xué)檢查亦顯示：使用PRP后，患牙根管壁明顯變厚，根管內(nèi)有細(xì)胞牙骨質(zhì)樣組織長(zhǎng)入，而且使用Fisher精確檢驗(yàn)法與傳統(tǒng)的根尖引血組比較，并未發(fā)現(xiàn)兩組在根尖孔閉合、新組織形成情況中有顯著的差異[16]。

2.3.2 PRF PRF是一種區(qū)別于傳統(tǒng)PRP技術(shù)的新一代血小板濃縮物，制備時(shí)不需要額外添加生物制劑，而是在血樣采集后直接快速離心得到的纖維蛋白凝塊，相比PRP制備步驟簡(jiǎn)單且更容易獲得。PRF中富含的纖維蛋白可以將血小板和生長(zhǎng)因子以化學(xué)鍵的形式結(jié)合起來(lái)，延長(zhǎng)生長(zhǎng)因子釋放的時(shí)間[17]。

Adhikari等[18]報(bào)道1例采用PRF治療后第12個(gè)月意外折斷而拔牙的病例，組織病理學(xué)結(jié)果示，根管壁內(nèi)見膠原性基質(zhì)并周圍形成的類似于無(wú)細(xì)胞牙骨質(zhì)樣的硬組織結(jié)構(gòu)，小牙片可見根尖孔的閉合、根管壁的增厚以及根尖周病變的愈合，提示以PRF作為支架材料也可以取得滿意的療效。

2.3.3 PP PP是自體血小板濃縮物的另一來(lái)源，它是在PRP的基礎(chǔ)上再次離心(4000r/min, 10min)，去除上層乏血小板血漿后所得的沉淀物。但相較PRP、PRF，PP中血小板濃度更高，是PRP的17倍之多[19]，且因其凝膠特性，相比PRP有更好的粘接性。Ulusoy等[20]首次用PP治療牙髓壞死的年輕切牙，并成功觀察到牙根長(zhǎng)度和寬度的增加，可以取得與根尖引血、PRP、PRF類似的療效。

2.3.4 PRGF PRGF則是針對(duì)PRP制備過(guò)程中因操作效率低、動(dòng)物來(lái)源凝血酶的添加以及基礎(chǔ)個(gè)體的差異所導(dǎo)致的預(yù)備質(zhì)量難以控制在相似水平而提出的更新的概念[21]，其制備采用的是BTI技術(shù)[22]——將加入檸檬酸鈉的全血按480g，8 min離心，從上往下依次得到：血漿、白細(xì)胞和紅細(xì)胞，使用微吸管吸取血漿中最底層且富含大量血小板和生長(zhǎng)因子的物質(zhì)，并添加氯化鈣進(jìn)行活化，得到的就是PRGF。

PRGF可以增強(qiáng)細(xì)胞增殖與分化，促進(jìn)血管生成以及具有加速組織愈合和再生的潛能，故也有學(xué)者將其作為支架材料應(yīng)用于年輕犬牙[22]。但研究發(fā)現(xiàn)雖然PRGF組也有促進(jìn)根尖閉合、管壁變厚的作用，但相比較于根尖引血組，沒有展現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)。而且考慮到制備PRGF需要專門的設(shè)備和額外的成本，故不推薦使用[22]。

2.4 其他天然材料

其他可應(yīng)用的天然材料還有膠原蛋白和殼聚糖。Zhang等[23]將海綿狀牛Ⅰ型膠原基質(zhì)作為三維支架培養(yǎng)人牙髓干細(xì)胞，觀察到礦化的細(xì)胞外基質(zhì)的沉積以及牙本質(zhì)涎磷蛋白的表達(dá)。Kwon等[24]稱使用肉桂醛交聯(lián)膠原支架后還可以增加人牙髓干細(xì)胞的粘附、增殖與分化。Altaii等[25]在綿羊感染的年輕恒牙中，通過(guò)根尖引血形成血凝塊，其上覆蓋了一層可吸收的Bio-Oss膠原膜，6個(gè)月后可以觀察到顯著的牙根發(fā)育，且與擁有完整健康牙齒的對(duì)照組比沒有明顯差異。另一項(xiàng)基于人體的隨機(jī)對(duì)照臨床實(shí)驗(yàn)研究也顯示：將Bio-Gide膠原膜覆蓋于根尖引血產(chǎn)生的血凝塊上會(huì)比單純的根尖引血組有更好的牙頸部抗折性能，因?yàn)槟z原膜的使用可以有效防止上部MTA等生物陶瓷材料的塌陷，保持根管內(nèi)血凝塊的穩(wěn)定，并協(xié)助其釋放生長(zhǎng)因子，促進(jìn)牙根中1/3處牙本質(zhì)壁的發(fā)育及增厚，降低后期牙頸部折裂的風(fēng)險(xiǎn)[26]。而在Thibodeau等[11]的實(shí)驗(yàn)中，卻發(fā)現(xiàn)將鼠尾I型膠原溶液應(yīng)用于年輕犬牙后，與根尖引血組相比，療效較差；且若在根尖引血的基礎(chǔ)上再添加I型膠原溶液，也未發(fā)現(xiàn)比普通的根尖引血組效果更好。由此可見，膠原蛋白的制劑類型對(duì)于牙髓血運(yùn)重建術(shù)的優(yōu)化結(jié)果影響較大。臨床上可考慮在根尖引血的基礎(chǔ)上聯(lián)合使用可溶性膠原膜共同作為支架，幫助新生組織長(zhǎng)入根管內(nèi)，防止封閉材料的塌陷或引血不足的情況下對(duì)療效產(chǎn)生的影響[27]。

殼聚糖是一種性能優(yōu)良的生物材料，它被作為細(xì)胞的三維載體，廣泛用于組織工程領(lǐng)域。研究表明發(fā)現(xiàn)殼聚糖支架和TGFβ1可以增強(qiáng)人脫落乳牙的多能干細(xì)胞的增殖和成骨分化，增加礦物質(zhì)的沉積，將來(lái)或有望應(yīng)用于牙髓血運(yùn)重建術(shù)[28]。

2.5 合成材料

許多合成材料諸如PLGA、PLLA、β-三磷酸鈣鹽/殼聚糖、雙向鈣磷、膠原-羥磷灰石復(fù)合材料等，因具有無(wú)毒、可降解、理化性質(zhì)可精確控制等特點(diǎn)，也是牙髓血運(yùn)重建術(shù)的潛在支架材料。已有證據(jù)表明，PLGA/明膠電紡薄片可以為牙根再生創(chuàng)造合適的微環(huán)境[29]；在PLLA支架中接種人脫落乳牙干細(xì)胞可以為牙髓組織工程提供豐富的干細(xì)胞來(lái)源[30]；β-三磷酸鈣鹽/殼聚糖復(fù)合支架可以上調(diào)人牙周膜細(xì)胞中堿性磷酸酶和骨橋蛋白的表達(dá)量，促進(jìn)人牙周膜細(xì)胞向成骨細(xì)胞和成牙骨質(zhì)細(xì)胞表型分化[31]；雙向鈣磷支架則可以促進(jìn)人牙髓細(xì)胞的分化，并有利于牙本質(zhì)的再生[32]；而將膠原-羥磷灰石復(fù)合材料SynOss Putty聯(lián)合根尖引血應(yīng)用于牙髓血運(yùn)重建術(shù)時(shí)，相比單純的根尖引血可以獲得更確定的療效[33]。

2.6 新型材料

現(xiàn)在，有更多的學(xué)者跳出原有的框架，將目光投向新型的支架材料?？紤]到牙髓血運(yùn)重建術(shù)步驟中的抗生素糊劑和化學(xué)沖洗會(huì)影響到干細(xì)胞的活性，有學(xué)者建立了基于納米纖維的根管內(nèi)藥物傳輸系統(tǒng)，既有效控制根管內(nèi)感染，又不影響牙髓干細(xì)胞在牙本質(zhì)上的附著和增殖[34]。也有學(xué)者認(rèn)為未來(lái)應(yīng)用于牙髓再生的材料必須是可注射的，故而提出以自組裝肽水凝膠PuramatrixTM作為支架，將牙髓干細(xì)胞播種至此，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞健康成長(zhǎng)，并可以表達(dá)具有成牙本質(zhì)細(xì)胞分化特征的標(biāo)記物[35]。另有學(xué)者合成星形聚合物并自組裝成了獨(dú)特的納米纖維海綿狀微球，以此作為攜帶人牙髓干細(xì)胞的進(jìn)入根管內(nèi)的載體，研究發(fā)現(xiàn)此微球可以顯著增強(qiáng)人牙髓干細(xì)胞的附著、增殖、牙源性分化和血管生成[36]。并且因著牙髓細(xì)胞外基質(zhì)特有的復(fù)雜性難以模擬，有不少學(xué)者嘗試將脫細(xì)胞后的牙髓組織作為支架，最大程度還原牙髓細(xì)胞賴以生存的微環(huán)境。Matoug-Elwerfelli等[37]發(fā)現(xiàn)脫細(xì)胞牙髓支架可以保持原有組織的有效結(jié)構(gòu)與組分，不僅沒有毒性，也不會(huì)降低牙髓干細(xì)胞原有的活力，且支持細(xì)胞的再黏附。Song等[38]則是總結(jié)了前人制備脫細(xì)胞牙髓支架的三種方法，均可以觀察到較好的形態(tài)與功能，從中選擇了脫細(xì)胞效率最高的方法，并將根尖牙乳頭干細(xì)胞(stem cells of the apical papilla, SCAP)接種于此，發(fā)現(xiàn)SCAP在三維方向都顯示出良好的增殖與粘附性能，且在靠近牙本質(zhì)壁處其形態(tài)更為扁平，伴有突起伸入牙本質(zhì)小管，細(xì)胞內(nèi)牙本質(zhì)標(biāo)記物表達(dá)量也明顯增加。而Xuan等[39]更是成功地將離體擴(kuò)增的人乳牙牙髓干細(xì)胞團(tuán)塊植入外傷的年輕切牙中，在長(zhǎng)達(dá)24月的隨訪中，未觀察到不良癥狀，且患牙牙根伸長(zhǎng)、根尖孔閉合，激光多普勒血流儀顯示根管內(nèi)血管再生，溫度測(cè)試亦示牙神經(jīng)活力有所恢復(fù)。對(duì)一顆治療后因再次外傷拔除的患牙進(jìn)行組織學(xué)染色，可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)牙髓組織在三維方向的再生，包含了成牙本質(zhì)層、結(jié)締組織和血管，類似于正常的牙髓。以上新型材料為牙髓再生提供了新的思路和可能性，未來(lái)值得更深入的研究。

3 臨床上不同支架材料的比較

雖然支架材料種類繁多，但目前技術(shù)成熟且已被用于臨床的主要限于根尖引血和各種血小板的衍生物。關(guān)于這些不同支架材料療效方面的探討很多，Murray等[40]從Medline中篩選到12篇比較根尖引血、PRP、PRF遠(yuǎn)期效果的臨床研究，并進(jìn)行了meta分析，發(fā)現(xiàn)從1年后根尖孔閉合的成功率來(lái)看，PRF(85.2%)>PRP(85.1%)>根尖引血(58.8%)；從牙根延長(zhǎng)的成功率看，PRF(74.1%)>PRP(64.2%)>根尖引血(64.1%)，但差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；從根尖周組織病變愈合成功率看，PRF(100%)=PRP(100%)>根尖引血(88.9%)?？傮w來(lái)看，血小板濃縮物因具有增加細(xì)胞增殖與分化、促進(jìn)血管生成和膠原合成的潛力，相較常規(guī)的根尖引血表現(xiàn)出更卓越的臨床療效，且據(jù)Ulusoy等[20]的前瞻性隨機(jī)試驗(yàn)報(bào)道，PRF、PRP遠(yuǎn)期發(fā)生根管阻塞的概率也低，是一種理想的支架材料。但因其需要特殊的設(shè)備或藥物，使治療成本大大增加，且不少小朋友因恐懼針頭與血液，難以配合護(hù)士抽血，大大限制了其在臨床的推廣。

其他支架材料憑借其各自特點(diǎn)在體外實(shí)驗(yàn)中均取得良好結(jié)果，但關(guān)于動(dòng)物體內(nèi)的研究甚少，其應(yīng)用于牙髓血運(yùn)重建術(shù)后的確切療效也未可知，且目前制備流程尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，今后仍需要更多的探索與深入的研究。

4 結(jié)論

臨床上將根尖引血作為標(biāo)準(zhǔn)的牙髓血運(yùn)重建術(shù)程序的一部分是明智的，在引血困難或不足的病例，可考慮制備PRP或PRF作為支架材料，或配合膠原膜的使用，都能取得令人滿意的療效。合成及新型支架材料為血運(yùn)重建術(shù)提供了新的可能性，前景可期，尚需臨床上進(jìn)一步的驗(yàn)證。