植骨材料口腔种植中应用概况及进展

　1 题

　目

　植 骨 材 料 在 口 腔 种 植 中 的 应 用 概 况 及 进 展

　目录 摘要 ........................................................................................................ I

　Abstract ................................................................................................ II

　1. 植骨材料的简介 ................................................................................ 1

　1.1 生物医用材料的发展

　.............................................................................................. 2

　1.2 植骨材料的性能要求

　.............................................................................................. 3

　2. 植骨材料的应用及进展 .................................................................... 5

　2.1 常用到的生物技术

　................................................................................................... 5

　2.2 自体来源植骨材料

　................................................................................................... 5

　2.2.1 自体骨

　.............................................................................................................. 5

　2.2.2 自体牙

　.............................................................................................................. 6

　2.3 同种异体骨

　................................................................................................................. 7

　2.4 人工合成材料

　............................................................................................................ 7

　2.4.1 陶瓷类材料

　..................................................................................................... 8

　2.4.2 钛及钛合金

　................................................................................................... 11

　2.4.3 高分子材料

　................................................................................................... 11

　3． ． 植骨材料的性能优化 .................................................................... 13

　3.1 异种骨

　........................................................................................................................ 13

　3.2 组织工程骨

　............................................................................................................... 14

　3.2.1 种子细胞

　........................................................................................................ 14

　3.2.2 生长因 子 ........................................................................................................ 15

　2 4. 总结与展望 ....................................................................................... 19

　参考文献 .............................................................................................. 20

　致谢 ...................................................................................................... 25

　I 摘要 在口腔种植手术中，通过植入植骨材料，缺失的骨组织得以重建，从而使得种植术成功以恢复患处美观及功能。植骨材料使用历史悠久，从公元 200 年前至今，植骨材料的队伍都在不断的发展壮大。植骨材料的生物相容性、骨传导、骨诱导、骨生成等性能对手术的成功都有着至关重要的影响。常用到的植骨材料有自体来源植骨材料、同种异体骨、异种骨和人工合成材料。有些材料因自身问题使用受限，可通过与生长因子或其他材料复合的方式优化其性能应用于临床。其中 Bio-Oss 和组织工程骨类材料在临床上最为多见。随着科技的发展，越来越多新型材料进入人们的生活，在临床发挥了巨大的作用。

　关键词:口腔种植；植骨材料；性能；新型材料

　II Abstract In oral implant surgery, the missing bone tissue can be reconstructed by implanting bone materials, which enables the successful implantation to restore the appearance and function of the affected area. The use of bone grafting materials has a long history, from 200 AD to the present, the team of bone grafting materials are constantly growing. The biocompatibility, bone conduction, bone induction, bone formation and other properties of bone grafting materials are of great importance to the success of surgery. The commonly used bone graft materials are autologous bone graft materials, allograft bone, heterogeneous bone, and synthetic materials. Some materials are limited in use due to their own problems and can be combined with growth factors or other materials to optimize their performance for clinical application. Bio-Oss and tissue-engineered bone are the most common in clinic. With the development of science and technology, more and more new materials have come into people’s life and played a great role in clinical practice. Keywords: Oral implant; Bone graft materials; Performance; New materials

　1 植骨材料在口腔种植中的应用概况及进展 随着科学技术与经济的发展，越来越多的医生与患者希望在手术后恢复功能，同时还能重现美观，因此，在此过程中修复重建十分重要，想要达到这一目的，前提必须要有合适的植骨材料，才能在此基础上完成口腔种植的后续操作，所以，医生需了解口腔植入材料的种类和临床应用的范围，掌握材料在植入后的性能与效果，植骨材料也必须要同时兼顾其生物学性能与力学性能。在植骨材料中，像陶瓷、Bio-Oss、生长因子等有着广泛的应用。在众多学者的研究下，各种材料的性能也都有显著的突破。本文将按照下图框架做详细介绍。

　1. 植骨材料的简介

　口腔植入材料是指种植于口腔软硬组织中的医学材料，用来修复组织器官的缺损，或是修复缺损后方便植入种植体，也可作为口腔颌面部疾患治疗的装置，最终恢复患处的美观及功能。

　2 1.1 生物医用材料的发展

　多年之前，有学者发现在公元 200 年前古人使用的金属假牙，埃及人使用植物做的手术用品，在第二次世界大战之后，医用材料迅速崛起被广泛的应用，像是人造血管、人工髋关节、纤维素、丝绸等材料陆续问世 [1] 。

　图 1.1 人工髋关节 20 世纪 40 年代中期起，植骨材料在外国首先受到重视，此阶段，生物材料开始得到推广，在 60、70 年代生物材料得到蓬勃发展，80 年代渐渐形成产业链 [2] 。在外国人眼中，生物材料为指路的明灯，创新之重举，并且有专家预测，生物材料有可能成为 21 世纪的经济产业支柱之一，具有重大的经济效益 [3] 。

　20 世纪 60 年代末至 70 年代我国才慢慢的对生物材料有所了解，但是进展不佳，70 年代末到 80 年代初逐渐发展，在 80 年代中期左右，我国认识到此方面的重要性，所以有越来越多的学者开始研究医用材料 [4] 。

　20 世纪 60、70 年代起，由于植骨材料的迅速发展及医疗科技的进步，人们逐渐考虑到植入材料的安全问题，于是出现了第一代生物医用材料。早前传统的植骨材料像是氧化铝、合金等在植入人体后使得患处有良好的愈合效果，同时使用年限较长，但这些材料往往是生物惰性的，不与人体发生反应，其制约性限制了他们在临床上的使用 [5] 。

　20 世纪 80 年代中期，生物医用材料首先应用于口腔之中，惰性材料渐渐被生物活性材料所替代，此类材料被称为第二代生物医用材料，其存在的生物活性可与人体积极发生反应，促进机体伤口的局部愈合，但此类材料只具有生物活性或只具有生物降解性 [6] 。

　随着 21 世纪前进的步伐，生物、医学、材料等交叉学科的发展推动了生物材

　3 料学的发展，我们迎来了第三代生物医用材料，使生物活性与生物降解性兼备的材料得以问世，例如在组织工程支架、组织再生、神经生长因子与材料的联合应用等都有广泛的研究 [7] 。

　据 2018 年的统计，在经济的带动和老龄化的发展下，生物医用材料的消费量和销售收入美国全球第一，欧盟第二 [8] ，可见，这些发达国家在最早开始研究生物材料，现在技术日渐完善成熟并得到广泛的应用。

　到目前为止，我国在此方面的发展约有 40 年，虽然发展的程度与国外水平有一定差距，但我国发展速度不容小觑，在 2010-2016 年的统计中，我国的生物医用材料市场规模从 670 亿元迅速升至 1730 亿元，预计 2020 年发展将再翻倍 [9] 。近些来年在国家的支持下，像是“863”“973”等项目以及“十三五”规划等，我国的生物材料产业发展迅猛，“中国制造”已闻名全球。

　2 1.2 植骨材料的性能要求

　植骨材料应用体内后，其表面首先与血液接触，被血液迅速包围，由于诸多生物大分子的吸附，在其表面会形成适应层，紧接着为创伤修复，在此阶段，骨吸收与骨形成同时进行，材料表面会发生许多反应，表面钙化，细胞增殖，并且细胞外基质被分泌出来，其周围会形成胶原纤维，继而形成网状纤维，完成骨性结合，最终矿化成骨 [10] 。

　在临床上，想要完成上述矿化成骨的过程对于植入的材料常有不同的性能要求，像是一些性能有：

　（1）生物相容性。在特定的应用中，材料产生恰当的宿主反应的能力，也就是说，有些材料在所有环境里并不均是环境可接受的，此性能是评估生物材料优劣的指向标 [11] 。

　（2）良好的物理和化学稳定性。材料与缺损区的力学性能应相适宜，并且在正常情况下不会产生腐蚀老化等反应，材料应保持一定的稳定性 [12] 。

　（3）材料来源广，易加工成型，可杀菌消毒，价格合适，容易推广应用 [13] 。

　理想的植骨材料不仅需要满足口腔植入材料的基本性能要求，还应该具备特有的生物学性能，材料在植入缺损区后一般的成骨方式有：

　（1）骨传导。材料可作为一个方便血管伸入和新骨形成的支架 [14] 。像是陶瓷

　4 等材料具有此特性。

　（2）骨生成。材料在适宜的环境中能够形成新骨 [15] 。像是自体骨、组织工程骨具有此特性。

　（3）骨诱导。材料可让宿主间充质干细胞变为成骨细胞然后成骨 [16] 。像是骨形成蛋白等材料具有此性能，对于非骨环境中的植骨材料，可以通过看是否形成骨来判断有无此特性。

　5 2. 植骨材料的应用及进展

　2.1 常用到的生物技术

　在制作材料时，常常需要借助生物技术来辅助材料的制作，所以，在介绍材料之前，先介绍一下常用到生物技术。

　（1）纳米技术：纳米技术是将微小的粒子制作成物质的技术，研究的材料尺寸很小，在 1 到 100 纳米范围内，涉及学科众多，在医学与健康领域发挥了重大作用。

　（2）3D 打印技术：3D 打印技术最近发展的迅猛，打印时，速度快、精确度高、性能优良，并且能把多种材料复合到一起，例如，将各种生长因子添加入磷酸三钙或 Bio-Oss 骨粉中，在保证其强度的同时，有效、缓慢、长期的释放出生长因子，循序渐进的促进骨愈合，3D 打印的颠覆性发展，在口腔领域发挥了重大的作用 [17] 。

　（3）静电纺纳米纤维：静电纺纳米纤维是近年来研究火热的材料之一，可以仿生组织细胞外基质的纳米丝状结构，因此在仿生组织工程支架等方面被广泛应用，像是皮肤再生、血管再生、骨再生方面都有深入的研究。

　（4）乳液模板法：乳液模板法可有效的制备出有序多孔的材料，多孔的材料有利于新生骨的爬行与粘附。

　（5）水凝胶技术：水凝胶是亲水性的三维网络结构的凝胶，可作为药物载体应用于医疗之中，近年来受到许多研究者的青睐，例如复合水凝胶、双网格水凝胶等，来源丰富，性能优良。

　植骨材料的制备技术很多，经过不断的发展，越来越多的材料经过改性优化、复合加上植骨技术（如 Onlay 植骨技术等）在口腔种植中发挥了巨大的作用。

　2.2 自体来源植骨材料

　2.2.1 自体骨 自体骨移植后发生排异反应的概率较低，所以一直被认为是最理想的植骨材料，因为他同时具备了骨传导、骨诱导、骨生成等生物学性能 [18-19] 。

　6 （1）自体骨优缺点 自体骨之所以治疗效果最为理想，是因为在口腔种植时，其①疗效较好，方便易操作②可促进骨的生成、诱导、传导③成骨的速度快④理想的生物相容性及三维结构⑤排斥反应较低，无传播疾病的风险 [20] 。但尽管如此，他也有一定的缺陷限制了在临床上的应用：①数量有限②骨组织容易萎缩③存在安全问题，有手术风险、额外失血且取骨处容易引发炎症或是其他疾病 [21] ④手术过程中患者较为痛苦。

　（2）临床应用及进展 梁超 [22] 认为 自体骨骨屑在临床中可以有着很好的应用，即可单独用于小型骨缺损的修复，也可以和其他材料联合应用，无免疫排斥反应且具有良好的生物学性能。张德春 [23] 利用自体骨在治疗骨折愈合过程中发现稳定性好，并发症少，有利于骨功能的恢复。因为自体骨本身存在的问题，所以近些年来，关于此方面应用逐渐减少，更多的是研发与他类似或更胜于他的替代材料或是合成材料，这些材料的应用相对来...