3D打印制备不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜性能比较论文

2020年11月2日10:44:203D打印制备不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜性能比较论文已关闭评论

3D打印制备不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜性能比较论文

摘要

目的 通过3D打印的方法制备的不同重量比例的纳米轻基磷灰石(nano-hydroxyapatite, n-HA) /聚 乳酸(polylactic acid, PLA) /聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA) (n-HA/PLA/PVA)复合膜,并对其 物理性能、细胞毒性及其在比格犬牙周炎模型中的作用进行分析,探讨其作为口腔修复膜的可行性。 方法:采用3D打印技术,制备出不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜,分别为PLA/PVA复合膜、 15%n-HA/PLA/PVA 复合膜、50%n-HA/PLA/PVA 复合膜、75%n-HA/PLA/PVA 复合膜。分别为实验 组1,实验组2,实验组3,实验组4。在扫描电镜下观察各组膜表面形态,进行拉伸性能、吸水率 的检测,MTT法观察其细胞毒性。比格犬牙周炎动物模型中,不放置任何复合膜和放置胶原膜组为 对照组,4组复合膜为实验组,在术后即刻、术后4周、8周、12周检测术区牙位的菌斑指数(Plaque Index, PLI),龈沟出血指数(Sulcus Bleeding Index, SBI),牙龈指数(Gingival Index, GI),探诊深 度(Probing Depth, PD),临床附着丧失(Clinical Attachment Loss, CAL)。

结果①扫描电镜下观察:n-HA/PLA/PVA复合膜呈现三维网状结构,各材料间相互结合,孔隙分布 不均,大小不一,随着mHA重量比例的提高,电镜下见各材料间孔隙逐渐减小,形成结构均匀的复 合膜。②复合膜拉伸性能检测:n-HA与PLA/PVA复合后,随着n-HA质量比例的增加,n-HA/PLA/PVA 复合膜的拉伸强度不断降低。其中,50%n-HA/PLA/PVA复合膜与75%n-HA/PLA/PVA复合膜组间比 较无统计学意义,其他比例复合膜组比较有统计学差异,且随着mHA含量的升高,拉伸性能有下降 的趋势。③复合膜吸水率检测:随着n-HA的加入,复合膜的吸水率有下降的趋势。④细胞毒性检 测:显微镜下各组细胞形态无明显差异,细胞增殖实验均未发现存在细胞毒性。⑤动物实验结果: 在同一时间点的检测结果比较显示,随着mHA重量比例的增加,各组的检测结果也有所降低;在各 实验组中进行组内比较发现,随着观察时间的延长,五组检测结果均有降低的趋势。

结论 ①使用3D打印的方法制备不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜,通过相关实验证明其具有 良好细胞生物相容性,为口腔修复膜材料的选择提供了一个新的方向。②3D打印的n-HA/PLA/PVA 复合膜中,更高重量比例的n・HA复合膜可能具有更好生物相容性,但机械性能会有所降低。

关键词:3D打印;纳米軽基磷灰石;聚乳酸;聚乙烯醇

Abstract

Objective Through the method of 3D printing to prepared the nano-hydroxyapatite/polylactic acid/polyvinyl alcohol composite membranes with different weight ratios. Analysis of its physical properties, cytotoxicity and its role in the periodontitis model ofbeagle dogs. To explore the feasibility as oral restoration membranes. Methods Using 3D printing to prepared the n-HA / PLA / PVA composite membranes with different weight ratios. They are PLA/PVA composite membranes > 15%n-HA/ PLA/PVA composite membranes> 50%n- HA/PLA/PVA composite membranes and 75% n-HA/PLA/PVA composite membranes. Observe the membranes surface morphology under scanning electron microscope, detection tensile properties and water absorption of each membranes. MTT was used to detect the cytotoxicity of the membranes. In the periodontitis model of beagle dogs, the group without any composite membrane or the collagen membrane was placed as the control group, and the four groups were placed in the experimental group. The experimental group are 4 groups of placed composite membranes. To measure the Plaque Index, Sulcus Bleeding Index, Gingival Index, Probing Depth and Clinical Attachment Loss in the surgical teeth area at after surgery immediately,4 weeks,8 weeks, 12weeks.

Results ©Under scanning electron microscope: The n-HA / PLA / PVA composite membranes has a three- dimensional network structure. The components are combined with each other. The pores are unevenly distributed and different sizes. As the weight ratio of n-HA increases, the pores between the components are gradually reduced under the SEM. And forming composite membranes with a uniform structure.② Detection of tensile properties of composite membranes: After the composite of n-HA and PLA/PVA, as the weight ratio of n-HA increases, the tensile strength of n-HA / PLA / PVA composite membranes decreases continuously. 50% n-HA / PLA / PVA composite membranes and 75% n-HA / PLA / PVA composite membranes group were not statistically significant, and other groups were statistically different, and with the increases of n-HA, the tensile properties tend to decrease. ©Detection of water absorption of composite membrane: With the addition of n-HA, the water absorption of composite membrane has a tendency to decrease. @ Cytotoxicity test: Under the microscope, there was no significant difference in the cell morphology of each group. And no cytotoxicity was found. ©Animal experiment results: The comparison of test results at the same time point shows that as the weight ratio of n-HA increases, the test results of each group also decrease. Intra-group comparison in each experimental group found that with the extension of the observation time, the test results of the five groups have a tendency to decrease.

Conclusion ©Through the method of 3D printing to prepared the n-HA / PLA / PVA composite membranes with different weight ratios, and prove that it has good cell biocompatibility through relevant experiments, which provides a new direction for the selection of materials for oral restoration membranes.@In the 3D printed n-HA / PLA / PVA composite membranes, higher weight ratio of n-HA composite membranes may have better biocompatibility, but the mechanical properties will be reduced.

Keywords 3D printing; nano-hydroxyapatite; polylactic acid; polyvinyl alcohol

英文缩略词语表

(List of abbreviations)

英文简称 英文全称 中文
3DP Three-Dimensional Printing 三维打印
PLA polylactic acid 聚乳酸
HA hydroxyapatite 轻基磷灰石
PVA polyvinyl alcohol 聚乙烯醇
n-HA nano-hydroxyapatite 纳米轻基磷灰石
GTR Guided Tissue Regeneration 引导组织再生
GBR Guided Bone Regeneration 引导骨再生
PLI Plaque Index 菌斑指数
SBI Sulcus Bleeding Index 龈沟出血指数
GI Gingival Index 牙龈指数
PD Probing Depth 探诊深度
CAL Clinical Attachment Loss 临床附着丧失

口腔修复膜材料做为引导组织再生(Guided Tissue Regeneration, GTR)或引导骨再 生(Guided Bone Regeneration, GBR)手术中,存在于软组织与缺损骨组织之间的机械 屏障,能够防止软组织细胞在愈合过程中长入缺损区域,在骨缺损周围形成一定的空间, 引导成骨细胞或人工植骨材料优先生长,且不受生长较快的上皮组织及结缔组织干扰, 形成新生的骨组织,从而使牙周缺损组织获得再生。⑴习

目前临床所采用的口腔修复膜可分为两种,不可吸收性膜和可吸收性膜。

前者包括聚四氟乙烯膜(expandedpolytetrafluonethykne,e・PTFE)、钛加强 e-PTFE 膜、微孔滤膜、醋酸纤维、生物性硅酮膜等,其中以聚四氟乙烯膜用得最多。但是,不 可吸收性口腔修复膜不能被体内组织吸收是其主要缺点,需要二次手术取出⑷,再次手 术不仅加大了愈合处二次创伤的风险,还可能会产生并发症,使治疗时间延长,增加了 患者的经济负担,这些问题使不可吸收性口腔修复膜的应用范围受到了限制宀6】。

可吸收性口腔修复膜包括胶原膜(Collagen聚瓮基乙酸(polyglycolic acid, PGA)、 聚乳酸(polylactic acid, PLA)、聚乳酸■轻基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolic acid, PLGA)等。其中使用最多的是胶原膜。胶原膜的主要成分是细胞外基质(ECM), ECM 的主要成分是胶原蛋白,主要是从动物或人皮肤中提取的,它们具有良好的细胞亲和性 和生物相容性⑺叭然而胶原膜的成本较高,再吸收率很难与正常的组织愈合过程相匹配, 他们的吸收期不易控制,使其屏障作用受到影响,故不能用于牙槽悄的修复,因为靠龈 缘的部分最容易吸收MH。另外,使用人类或动物胶原蛋白可能存在疾病传播的风险。 基于以上不可吸收和可吸收膜存在的主要缺点,对于口腔修复膜材料的选择还存在研究 价值。

聚乳酸,又称聚丙交酯(polylacticacid, PLA),可完全生物降解。因其良好的生物 可降解性和生物相容性,广泛应用于食品外包装2、医学等领域mi。PLA性能较好, 有疏水性,膜对水具有极好的隔断,但也存在脆性大、热稳定性差以及降解周期难控制、 其酸性降解产物的释放可触发体内炎症和异物反应等缺陷,使得PLA在医学方面的应 用受到较大限制[15-18]o因此,开发基于生物相容性的PLA合成材料人造膜是非常有必 要的a】。

轻基磷灰石(hydroxyapatite, HA)人体骨组织的主要无机组成成分,具有无毒、生 物相容性优良、化学性质稳定等优点。但是,由于其单独使用时具有脆性大、可塑性差、 易团聚等缺点,而且不易降解,因此需要与其他材料复合使用,以改善这些缺点,获得 更加优良的材料性能[⑼。有学者通过体外实验证明了在PLA中加入不同比例的HA可 以改善膜的生物相容性和骨传导性【20-21],也有学者发现纳米轻基磷灰石(nanohydroxyapatite, n-HA)的降解性能比HA较好〔22]。因此在本研究中使用n-HA与PLA的 复合物作为口腔修复膜的研究材料。

聚乙烯醇(polyvinylalcohol, PVA)是一种水溶性高分子材料。做为常见的水凝胶 介质材料,其化学性质稳定,容易成型,生物学相容性较好,在组织工程领域应用广泛, 常被用作人工软骨替代材料而大量应用于临床㈡】。在本研究中PVA是做为水凝胶使用 的。

传统的口腔修复膜的制造方法往往是批量化生产,产品为成品,一般大小比例固定 不变。但是在临床工作中,患者的骨组织缺损区域形状多种多样,大小往往不一,因此 在进行GTR或GBR手术时,临床上所需要的口腔修复膜的大小也不一样。现有的口腔 修复膜在手术使用过程中,需要根据缺损大小进行裁剪,不能满足临床上覆盖骨质缺损 区域的个性化大小的要求,还容易造成材料的浪费。随着科学技术的发展,3D打印技 术的出现为解决这一问题提供了新的方法。3D打印在近年来越来越多的用于组织工程 领域,利用患者缺损或病变区域的三维影像学数据,利用3D打印技术,快速准确的生 产个性化的组织工程材料0],从而更好地满足患者的需求,做到个性化定制,避免了材 料的浪费。但是,本研究为初步探索性研究,由于实验设备的限制未能实现复合膜的个 性化打印,通过3D打印的方法制造出了复合膜,课题组希望在后期可继续进行个性化 3D打印相关的研究。

本研究以纳米瓮基磷灰石、聚乳酸为原料,聚乙烯醇为凝胶,按纳米轻基磷灰石与 聚乳酸不同的重量比例,采用3D打印的方法打印出n-HA/PLA/PVA复合膜,并对其物 理性能、细胞增殖及细胞毒性进行检测,通过建立比格犬牙周炎模型,对复合膜在牙周 炎中的作用进行分析初探。通过新型复合膜的相关实验研究,探究其作为口腔修复膜的 可行性,为后续进一步研究打下基础,也为口腔缺损组织的个性化修复治疗提供理论基 础及实验依据。

材料与方法

(Materials & Methods)

1实验仪器与材料

1.1实验动物

比格犬,共两只,雄性,1周龄,12kg左右,清洁级,口内牙列完整,用于动物模 型建模。实验犬由青岛博隆实验动物有限公司提供,生产许可证号SCXK(鲁)20170006o 涉及动物的实验已获得乌鲁木齐市口腔医院伦理委员会的审批通过,批准号为:WKY- LS-2019-002o 2只实验比格犬编号分别为实验犬1和实验犬2。

「2主要实验仪器

3D打印成型机 恒温水浴锅 电子天平 光学显微镜 扫描电子显微镜 全自动组织脫水仪 电子万能试验机 生物安全柜 低温高速离心机 CO2培养箱 全自动酶标仪 中性树胶 超净工作台 台式低速离心机 包埋仪 切片机 牙周探针

1 ■ 3主要实验试剂

聚乙烯醇 纳米轻基磷灰石 聚乳酸

小鼠成纤维细胞L-929 培养瓶 离心管

96孔细胞培养板 细胞培养基 新疆大学机械工程学院自研 精宏DK-8D,上海

Precisa,瑞士 佑科仪器,上海

JSM-7610F,日本 爱华医疗,天津 三思纵横UTM6000,深圳

Thermo Scientific, 美国

Thermo Scientific, 美国

Thermo Scientific, 美国 BioTek,美国 懿洋仪器,上海

苏州净化设备有限公司,江苏 赫西仪器,湖南

爱华医疗,天津

SLEE,德国

康桥齿科器械,上海

Biotopped(分析纯),北京 华蓝化学,上海

Nature Works,美国 国际生物科技园,山东

Costar,苏州

Costar,苏州

Costar,苏州

Hyclone,美国

胎牛血清 Hyclone,美国
嗟卩坐蓝MTT Solarbio,北京
磷酸缓冲盐溶液PBS Solarbio,北京
二甲基亚砚DMSO Solarbio,北京
胰蛋白酶 Solarbio,北京
乙醇 凯通化学,天津
二甲苯 凯通化学,天津
苏木精染色液 江原实业,无锡
伊红染液 Baso,珠海
口腔修复膜 海奥,山东

2实验方法

  1. 1 3D打印n-HA/PLA/PVA复合膜的制备

根据前期实验,制备15%聚乙烯醇凝胶。称取适量聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA) 于烧杯中,按照15%比例缓慢加入超纯水,充分搅拌后静置在9(TC恒温水浴箱中加热 一小时,不断搅拌溶液,直至聚乙烯醇完全溶解形成凝胶。取出溶解后的凝胶,放置在 震荡器上震荡,尽量排除液体内的气泡,即可获得15%聚乙烯醇凝胶。

将纳米轻基磷灰石占聚乳酸与纳米轻基磷灰石整体重量比例的0%、15%、50%、75% 称量,与15%聚乙烯醇凝胶按lg:1.6mL的比例充分混匀,装入3D打印成型机内,启动 预先设置好的编程,开始打印。打印过程中观察打印喷头打印出的材料成型情况,根据 需要及时调整打印速率及更换打印喷头。约15分钟,打印出15mmxl5mm大小、厚约 2.0mm、不同mHA重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜,低温冻干备用。图1、图2。

1实验分组
表1示,本研究实验组分为4组:PLA/PVA复合膜为实验组1, 15% n-HA/PLA/PVA 复合膜为实验组2, 50% n-HA/PLA/PVA复合膜为实验组3, 75% n-HA/PLA/PVA复合 膜为实验组4。

Tab.l The experiment groups

分组 n-HA含量 PLA含量
实验组1 0% 100%
实验组2 15% 85%
实验组3 50% 50%
实验组4 75% 25%
  1. 2各组复合膜物理性质检测

2.2.1扫描电子显微镜评价复合膜的表面形态

在四组已打印完成的复合膜中,各随机取出一块复合膜,裁剪成3mmx3mm大小, 粘附于载物铜台上,先将各组复合膜进行表面喷金的处理,使用扫描电子显微镜(JSM・ 7610F)观察放大后复合膜的表面结构。

2.2.2复合膜拉伸试验

随机在四组已打印完成的复合膜中,各取出三块形态完整的复合膜,分别置于拉伸 条带上,放置在电子万能试验机实验拉伸平台中。调试试验机,切换至拉伸模式,拉伸 速率0.5mm/min,启动机器,直至复合膜断裂为止,记录复合膜断裂时的拉伸强度,检 测各组复合膜的拉伸性能。

2.2.3吸水率测试

从实验组四组复合膜中各取出一块复合膜,自然风干,称得各组材料干燥时质量记 录为Ko。分别放入50ml装有蒸馆水的烧杯中,浸泡0.5、2、4、24、48h,分别在各时 间点取出复合膜,用滤纸吸去复合膜表面多余的水分,称质量记录为Ki,计算复合膜吸 水率Wa。吸水率计算公式如下:Wa=[(Ki-Ko)/Ko]xlOO%o

  1. 3 MTT法检测复合膜细胞毒性

2.3.1小鼠成纤维细胞的培养

将山东国际生物科技园提供的小鼠成纤维细胞(L-929)加入含有10%胎牛血清的 a-MEM培养液,放置于5%CO2、37。(2的培养箱中培养,每隔一天更换一次培养液。用 0.25%胰蛋白酶消化传代培养,取第三代细胞用于后续实验。

2.3.2复合膜浸提液的制备

采用细胞培养液作为浸提介质,将各组复合膜,加入20ml细胞培养液,于37弋温 度下静置24h后取上清液作为100%浓度的材料浸提液,再用细胞培养液稀释制成50% 材料浸提液备用。

2.3.3显微镜下观察细胞增殖及MTT检测

取使用胰蛋白酶消化传代培养后的第三代小鼠成纤维细胞,以6x104个/ml,接种于 3块96孔板中,每组复合膜4个孔,每孔接种lOOpiL,于3代、5%CO2培养箱中培养 24ho分别以50%、100%浓度的材料浸提液替换(200(iL/孔),以未加入复合膜的细胞培 养液为空白对照,继续在培养箱中培养Id、3d、5d,于每个时间点各取1块板,显微镜 下观察细胞形态。每孔加入MTT20(iL,继续在37°C> 5%CO2培养箱培养4h。吸去孔内 液体,每孔加入DMSO150M,37。(2振荡lOmin,等待结晶物充分溶解后,酶标仪设置波 长490nm,测定吸光度值(OD)。计算各组细胞的相对增殖率(RGR), RGR为实验组平 均吸光度值与空白对照组平均吸光度值之比的百分数。根据GBT14233.2-2005细胞毒性 反应分析评价标准,RGR值对应细胞的毒性分级。

2.4比格犬牙周炎模型的建立

实验动物为青岛博隆实验动物有限公司提供的两只比格犬,麻醉剂为3%戊巴比妥 钠,按照30mg/kg的剂量浓度配比,注射部位为比格犬右前肢静脉。将麻醉后的比格犬 固定在手术台上,暴露出双侧上颌及下颌后臼齿。使用直径为3.0mm的丝线穿过上颌及 下颌后臼齿近远中邻面,于牙颈部龈缘水平结扎,将丝线尽可能沿根尖方向压入龈沟底 部。

建模时间为3个月,临床检查发现实验牙位可见大量食物残渣滞留,牙龈红肿,探 诊出血,影像学检查可见实验牙位牙颈部有明显骨吸收,视为牙周炎模型构建成功。图 3o

3实验犬X线片Fig.3 X-ray of experimental dog

  1. 5将复合膜分组置于比格犬相应牙位

将实验犬1左侧上、下颌后臼齿分别为空白对照组、胶原膜组,左侧上颌不放置任 何材料,左侧下颌牙位放置胶原膜(海奥口腔修复膜)。实验犬2双侧上下后臼齿按照 右侧上颌、左侧上颌、左侧下颌、右侧下颌的顺序依次分为实验组1、实验组2、实验组

3、 实验组4,分别放置3D打印完成的PLA/PVA复合膜、15%n-HA/PLA/PVA复合膜、 50%n-HA/PLA/PVA复合膜、75%n-HA/PLA/PVA复合膜。实验前均对各组复合膜行Co60 辐照24小时消毒。

将麻醉后的两只比格犬固定在操作台上,充分暴露各实验牙位,将各组复合膜修剪 成合适大小,使用缝合线穿好,置于各组对应的臼齿颊侧牙龈与牙面之间固定,空白组 不做任何处理。见图4。

术区缝合完成后,使用生理盐水纱布轻压术区5min,以保证血凝块形成,并保证 复合膜与牙根面贴合。手术结束后,给予静脉注射补液,10%葡萄糖注射液50ml,生理 盐水100ml,密切观察生命体征。术后抗炎治疗,连续三天,肌肉注射80000单位青霉 素,每日一次,给予高热量软食。

4放置打印出的复合膜

Fig.4 Place the printed composite membranes

  1. 6牙周临床指标检查

在比格犬实验牙位放置胶原膜及3D打印的复合膜后,分别在术后即刻、术后4周、 8周、12周进行临床指标的检测,记录术区牙位的菌斑指数(Plaque Index, PLI),龈沟 出血指数(SulcusBleeding Index, SBI),牙龈指数(Gingival Index, GI),探诊深度(Probing Depth, PD),临床附着丧失(Clinical Attachment Loss, CAL)。每组取三个测量位点, 取平均值。

  1. 7统计学分析

所有数据应用SPSS22.0统计软件进行统计分析,所有定量数据以均数士标准差(产士S) 表示,物理性能检测结果及吸光度值比较均采用方差分析,动物实验结果定量数据采用 Kruskal-Wallis H非参数秩转换检验,当p值<0.05时表示差异有统计学意义。

3技术路线

结果
(ResuIts)

1复合膜的肉眼观察结果

3D打印一张复合膜大约需要15分钟。复合膜的肉眼观察结果:3D打印出的n- HA/PLA/PVA复合膜材料约为15mmxl5mmx2mm,颜色白色,表面粗糙,有一定的韧 性。图5。

5复合膜外观

Fig.5 Appearance of the composite membranes

2复合膜物理性质

2.1复合膜电镜观察结果

电镜下复合膜呈现三维网状结构,各材料间相互结合,孔隙分布不均,大小不一。 在放大1000倍下,随着mHA的质量浓度的提高,电镜下见各材料间孔隙逐渐减小,m

HA颗粒能够较好的分散在PLA及PVA材料中,形成结构均匀的复合材料。图6。

A: PLA/PVA 复合膜 B: 15%n-HA/PLA/PVA 复合膜

C: 50%n-HA/PLA/PVA 复合膜 D: 75%n-HA/PLA/PVA 复合膜

6电镜下各组膜形态(xlOOO)

Fig.6 SEM micrographs of the surface of different groups (xlOOO)

  1. 2复合膜拉伸性能试验结果

拉伸实验结果见表2,图7o本实验通过电子万能实验机检测不同组复合膜材料的 拉伸力学性能,由表2可知,各组间比较有统计学差异,说明4组复合膜的拉伸强度不 同。未添加mHA的PLA/PVA复合膜的拉伸强度最低,15%n-HA/PLA/PVA复合膜的拉 伸强度最高。mHA与PLA/PVA复合后,随着mHA质量比例的增加,n-HA/PLA/PVA 复合膜的拉伸强度不断降低。其中,50%n-HA/PLA/PVA复合膜与75%n-HA/PLA/PVA 复合膜组间比较无统计学意义,其他比例复合膜组比较有统计学差异,且随着mHA含 量的升高,拉伸性能有下降的趋势。

2四组膜拉伸实验结果(n=3)

Tab.2 The results of tensile tests in four groups (n=3)

样品编号 拉伸强度(MPa) F P
PLA/PVA复合膜组 0.90±0.13 69.04 <0.05
15%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 2.42±0.17    
50%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 1.93±0.10    
75%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 1.87±0.11*    

注:*50%n-HA/PLA/PVA复合膜组与75%n-HA/PLA/PVA复合膜组相比,P>0.05,其余组间P<0.05。

7四组复合膜拉伸实验结果(n=3)

Fig.7 The results of tensile tests in four groups (n=3)

注:*50%n-HA/PLA/PVA复合膜组与75%n-HA/PLA/PVA复合膜组相比,P>0.05,其余组间P<0.05。

  1. 3复合膜吸水性能试验结果

复合膜吸水率变化情况见图8o吸水率检测结果中,各复合膜的吸水率在前4h内有 明显增加,4h后趋于稳定。其中,实验组2即15%n-HA/PLA/PVA复合膜的吸水率在 24h左右基本趋于稳定,而其他各组在4h左右趋于稳定,且随着mHA的加入,复合膜 的吸水率呈逐渐下降趋势。

8四种复合膜吸水率比较(1、2、3、4分别为PLA/PVA复合膜、15%mHA/PLA/PVA复合膜、
50%n-HA/PLA/PVA 复合膜、75%n-HA/PLA/PVA 复合膜)

Fig.8 Comparison of water absorption rates of four groups

3复合膜细胞毒性检测

显微镜下观察细胞形态发现,在Id、3d、5d三个时间段内,空白对照组的细胞形 态未见明显异常,Id后细胞逐渐开始贴壁生长,形态呈梭形或卵圆形,数量逐渐增多。 与空白对照组相比,各组生物膜100%、50%浓度浸提液中的细胞在Id、3d、5d三个时 段内细胞增殖无明显差异。各组生物膜100%浓度浸提液中的细胞形态见图9oId 3d 5d实验组2

■空白组图10所示,不同浓度复合膜浸提液在不同时间下,各组细胞的吸光度值有很大不 同。总体上四组复合膜组细胞增殖情况不如空白组,但是根据细胞相对增值率毒性评级 (参考GBT 14233.2-2005细胞毒性反应分析评价标准),各组复合膜培养的小鼠成纤维 细胞相对增殖率与细胞毒性分级见表3。结果显示,浓度为50%、100%的材料浸提液, 随着时间的延长,细胞相对增殖率有所下降,同一时期细胞相对增殖率相比,100%浓度 材料浸提液略低于50%浓度,但大多数在80%以上,RGR分级大部分1级,少数为0 级,细胞毒性评价合格。

=PLA/PVA复合膜

= 15%n-HA/PLA/PVA®^ 膜

=50%n-HA/PLA/PVA 复合膜

|=| 75%n-HA/PLA/PVA 复合膜

A: 100%浓度复合膜浸提液

■空白组

=PLA/PVA复合膜

=15%n-HA/PLA/PVA 复合膜

=1 50%n-HA/PLA/PVA 复合膜

E3 75%n-HA/PLA/PVA复合膜

B: 50%浓度复合膜浸提液

10四组复合膜吸光度值结果(n=4)

Fig.10 The results of OD in four groups (n=4)

注:*当前时间,与空白组相比,PvO.05,其余组P>0.05o

表3 L929细胞相对增殖率与毒性分级

Tab.3 Relative Growth Rate of L929 and Toxicity Classification

组别 Id 3d 5d
RGR% 分级 RGR% 分级 RGR% 分级
空白对照            
100%实验组1 88.35 1 90.57 1 81.28 1
100%实验组2 97.66 1 100.51 0 78.26 1
100%实验组3 85.27 1 87.40 1 84.28 1
100%实验组4 92.50 1 89.24 1 80.92 1
50%实验组1 87.48 1 89.61 1 94.51 1
50%实验组2 101.94 0 92.47 1 79.32 1
50%实验组3 94.85 1 102.96 0 92.48 1
50%实验组4 99.33 1 91.04 1 80.90 1

4比格犬牙周临床指标检查

在整个实验周期内,比格犬全身状况良好,饮食未见异常,体重未见明显变化。实 验犬1未放置任何屏障膜的牙位临床检查发现,牙龈红肿未见消退,牙龈退缩明显。实 验犬1胶原膜组可见牙龈红肿及出血略有缓解,实验犬2四组实验组牙位炎症改善程度 整体上不如胶原膜组,但与空白组相比有所好转。各组牙周临床检查结果统计分析见表 4-8 o

结果显示,在放置复合膜后即刻检测,各3D打印复合膜组及胶原膜组与未放置任 何复合膜的空白组相比,未见明显差异。在实验后第四周及第八周,龈沟出血指数检测 中,胶原膜组结果与空白组相比有统计学差异,检测结果显著低于空白组。在实验后第 12周检测,胶原膜组在菌斑指数和牙龈指数结果上与空白组相比明显减小,差异有统计 学意义。实验组4即75%n-HA/PLA/PVA复合膜组与空白组相比,第12周牙龈指数检
测结果有差异,且明显降低。其余各测量结果未见明显统计学差异。

4牙周临床指标PLI检测结果(X±S, n=3)

Tab.4 The results of PLI

组别 术后 4w 8w 12w
空白组 2.59±0.87 2.92±0.24 2.73±0.78 2.86±0.76
胶原膜组 2.67±0.51 2.39±1.33 1.82±0.21 1.1±0.16a
PLA/PVA复合膜组 2.78±0.97 2.88±0.40 2.75±0.64 2.5U0.29
15%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 2.55±0.76 2.72±0.24 2.73±0.78 2.46±0.73
50%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 2.72±0.82 2.85±0.52 2.55±0.62 2.1U0.42
75%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 2.68±1.13 2.68±0.71 2.46±0.38 1.96±0.25

注:与空白组相比,P>0.05, AP<0.05o

5牙周临床指标SBI检测结果(屉S, n=3)

Tab.5 The results of SBI

组别 术后 4w 8w 12w
空白组 3.59±0.89 3.63±0.27 3.67±0.18 3.78±0.97
胶原膜组 3.55±0.60 3.14±0.53a 3.02±0.85a 2.83±0.77
PLA/PVA复合膜组 3.58±0.93 3.47±0.41 3.45±0.91 3.3U0.83
15%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 3.55±0.82 3.54±0.81 3.43±0.76 3.33±0.85
50%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 3.62±0.82 3.44±0.63 3.35±0.91 3.24±0.49
75%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 3.57±1.07 3.35±0.91 3.28±0.84 2.89±0.54

注:与空白组相比,P>0.05, AP<0.05o

6牙周临床指标GI检测结果(X士S, n=3) Tab.6 The results of GI

组别 术后 4w 8w 12w
空白组 1.88±0.59 1.85±0.72 1.73±0.64 1.86±0.29
胶原膜组 1.75±0.51 1.59±0.45 1.02±0.15 0.6±0.13a
PLA/PVA复合膜组 1.8H0.97 1.78±0.56 1.75±0.29 1.57±0.61
15%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 1.85±0.46 1.72±0.84 1.73±0.78 1.47±0.56
50%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 1.69±0.82 1.86±0.95 1.57±0.83 1.13±0.47
75%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 1.78±0.54 1.72±0.86 1.46±0.75 0.96±0.25a

注:与空白组相比,P>0.05, AP<0.05o

7牙周临床指标PD检测结果(片士S, n=3,单位:mm)

Tab.7 The results of PD

组别 术后 4w 8w 12w
空白组 4.95±0.89 4.92±0.27 5.03±0.71 4.89±0.97
胶原膜组 4.87±0.71 4.45±0.53 4.12±0.85 3.43±0.77
PLA/PVA复合膜组 4.78±0.93 4.88±0.40 4.95±0.92 4.5U0.84
15%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 4.85±0.82 4.82±0.81 4.93±0.73 4.54±0.85
50%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 4.92±0.82 4.85±0.63 4.85±0.92 4.22±0.49
75%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 4.88±1.08 4.78±0.91 4.56±0.84 4.07±0.82

注:与空白组相比,P>0.05o

8牙周临床指标CAL检测结果(X±S, n=3,单位:mm)

Tab.8 The results of CAL

组别 术后 4w 8w 12w
空白组 3.95±0.89 3.89±0.27 4.0U0.71 3.98±0.97
胶原膜组 3.88±0.71 3.45±0.54 3.14±0.81 2.43±0.77
PLA/PVA复合膜组 3.86±0.70 3.88±0.41 3.96±0.92 3.52±0.84
15%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 3.85±0.83 3.8H0.80 3.70±0.34 3.55±0.86
50%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 3.96±0.76 3.89±0.79 3.30±0.85 3.23±0.49
75%n-HA/PLA/PVA 复合膜组 3.87±1.08 3.77±0.91 3.4U0.61 2.86±0.61

注:与空白组相比,P>0.05o

讨论
(Discussion)

3D打印技术即三维打印技术,是指在电脑的控制下,通过多层连续叠加的方法, 以数字化模型为基础,最终叠加成一个完整的物体的技术[25-26]o 3D打印技术又被称为 增材制造技术,在组织工程领域,3D打印技术的最大优势是可以精确、快速的实现材 料复杂的宏观外形与内部微细结构的一体化打印,达到针对不同患者的组织及器官的个 性化定制,这是其他的传统材料的制造方法不能实现的0]。随着科技的发展,数字化技 术的应用越来越广泛,3D打印技术也取得了较快的发展,并被成功地应用于口腔外科、 修复和种植等口腔医学领域曲O

口腔修复膜材料做为引导组织再生手术中存在于软组织与缺损骨组织之间的机械 屏障,能够防止软组织细胞在愈合过程中长入缺损区域,在骨缺损周围形成一定的空间, 引导成骨细胞或人工植骨材料优先生长,且不受生长较快的上皮组织及结缔组织干扰, 形成新生的骨组织,从而使牙周缺损组织获得再生。⑴习

聚乙烯醇水凝胶(polyvinylalcohol, PVA)是一种应用较广的的水溶性高分子材料, 具有良好的机械性能和生物相容性好等优点,在组织工程领域,特别是促进骨质矿化方 面具有广泛的应用[29-30]o聚乙烯醇水凝胶还可应用于人工软骨材料、药物缓释载体等方 面卩1]。聚乳酸,又称聚丙交酯(polylactic acid, PLA),具有良好的生物可降解性和生物 相容性,但也存在脆性大及降解周期难控制、其酸性降解产物的释放可触发体内炎症和 异物反应等缺陷,使得PLA在医学方面的应用受到较大限制歩亠]。轻基磷灰石 (hydroxyapatite, HA)人体骨组织的主要无机组成成分,具有无毒、无刺激性、生物相 容性优良、化学性质稳定等优点。同时也具有脆性大、生物降解性差等缺点[均。研究发 现两,mHA的生物降解性以及物理性能相对HA有明显改善。Wang®]等发现瓮基磷灰 石的颗粒越小,植入骨内材料的拉伸强度和拉伸模量就越高,扭转模量及抗疲劳能力也 有所提高。因此,相对于使用大颗粒的瓮基磷灰石而言,纳米轻基磷灰石有助于提高复 合膜的力学性能。故本实验选择"HA为原料打印复合膜,以求制取力学性能更好的复 合膜材料。

本实验以纳米羟基磷灰石、聚乳酸为原料,聚乙烯醇为凝胶,按照不同重量比例复 合,采用3D打印的方法打印出不同比例的n-HA/PLA/PVA复合膜。3D打印的过程中发 现,纳米轻基磷灰石的比例越高,打印过程就越简单,打印出的复合膜就越容易成型。 实验组1即PLA/PVA复合膜则需要在材料配比中,适当增加PLA粉末与PVA凝胶的 比例,而且打印过程中要不断调整打印速率,使用更低速率的打印方法,才能获得形态 符合实验要求的PLA/PVA复合膜。然而,在打印高质量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜 中,打印同样大小的复合膜所需的时间明显比打印不含n-HA的PLA/PVA复合膜更少, 且复合膜易于成型。但是打印过程中要注意观察打印喷头的畅通情况,及时更换打印喷 头,防止喷头堵塞。

打印完成后,在肉眼下观察,3D打印出的各组复合膜为立方体形状,白色,表面粗 糙,触之有一定的韧性。扫描电镜下放大1000倍分别观察各组复合膜形态,发现在不 同组的复合膜中,PLA/PVA复合膜与15%n-HA/PLA/PVA复合膜组可见明显的材料间形 成的空隙,其中PLA/PVA复合膜组空隙最大。发现随着纳米瓮基磷灰石的质量比例的 升高,电镜下可见各组分间的孔隙逐渐减小。这可能是由于纳米轻基磷灰石材料颗粒较 小,与聚乳酸和聚乙烯醇材料充分混合后,纳米轻基磷灰石可分布在聚乳酸与聚乙烯醇 形成的间隙中,占据了聚乳酸与聚乙烯醇形成的空间,导致复合膜孔隙减小。纳米轻基 磷灰石颗粒能够较好的分散在聚乳酸及聚乙烯醇材料中,形成结构均匀的复合膜材料。

复合膜的各组分孔隙越小,在牙周引导组织再生术中,可作为软组织与缺损骨组织 之间的机械屏障,能够阻止上皮组织及结缔组织细胞在愈合过程中过快长入缺损区域, 从而为成骨细胞或人工植骨材料优先生长提供空间,形成新生的骨组织,从而使牙周缺 损组织获得再生。

理想的GTR术屏障膜材料需要膜在植入组织缺损区后需要承受一定的生物学压力, 因此膜材料需要具有一定的力学性能。有研究表明,在高分子聚合物中添加大量无机物 时,由于会增加材料的脆性而会降低其力学性能[38-39]o本实验通过电子万能实验机检测 不同组复合膜材料的拉伸力学性能发现,在mHA与PLA/PVA复合后,随着mHA质量 比例的增加,mHA/PLA/PVA复合膜的拉伸强度不断降低。这与陈佑宁㈤】的研究结果一 致,可能与HA与PLA间的形成的界面较脆弱,材料容易破坏,受力时导致应力集中, 从而结构间发生断裂有关。提示在后期复合膜制备过程中,可适当降低纳米轻基磷灰石 含量以提高复合膜力学性能,以获得较好的复合膜的缺损空间维持效果。

复合膜材料良好的生物相容性是其应用于组织缺损的前提,本实验通过制取各组复 合膜材料浸提液培养小鼠成纤维细胞,观察各组细胞的增值情况,显微镜下观察到各组 复合膜生物提取液内细胞均有较好的增殖,细胞形态未见明显异常。MTT法检测不同比 例复合膜材料的细胞毒性,及时不同复合膜组与空白组相比,在细胞增殖方面有差异, 但细胞毒性评级⑷]显示,不同比例复合膜的细胞毒性分级都未超过1级,说明在本项研 究中,3D打印不同比例n-HA/PLA/PVA复合膜均未见有细胞毒性,具有良好的生物相 容性,可安全用于后续动物实验。

动物建模实验完成后,按照不同牙位分别放置不同重量比例的3D打印复合膜,将 空白组与放置胶原膜组作为对照,在不同时间点测量相应牙位的牙周临床指标。结果显 示,放置复合膜后即刻检测,各3D打印复合膜组及胶原膜组与未放置任何复合膜的空 白组相比,未见明显差异。在实验后第四周及第八周,龈沟出血指数检测中,胶原膜组 结果与空白组相比有统计学差异,检测结果显著低于空白组。在实验后第12周检测, 胶原膜组在菌斑指数和牙龈指数结果上与空白组相比明显减小,差异有统计学意义。实 验组4即75%n-HA/PLA/PVA复合膜组与空白组相比,第12周牙龈指数检测结果有差 异,且明显降低。其余各测量结果未见明显统计学差异。胶原膜组牙周炎症改善情况与 其他实验组相比较好,这与胶原膜良好的生物相容性有关H2],这也是胶原膜广泛应用于 临床的主要原因。

在同一时间点的检测结果比较显示,随着mHA重量比例的增加,各组的检测结果 也有所降低,说明牙周炎症在逐步改善。较为明显的是,在第12周牙龈指数检测结果 中,相比与空白组,胶原膜与75%n-HA/PLA/PVA复合膜组显著降低。这可能与纳米轻 基磷灰石优良的生物相容性有关。也有学者[心他通过体外实验证明,在PLA中加入不 同比例的HA或n・HA可以改善膜的生物相容性。另外,在各实验组中进行组内比较发 现,随着观察时间的延长,五组检测结果均有降低的趋势。说明3D打印的n-HA/PLA/PVA 复合膜在改善牙周炎症方面有一定的作用。证明了 3D打印的n-HA/PLA/PVA复合膜对 比格犬牙周组织没有明显的损伤,且有一定的治疗炎症的效果,生物相容性较好。

综上所述,通过本研究的一系列实验结果,初步证实了 3D打印的n-HA/PLA/PVA 复合膜有良好的力学性能及生物相容性,为其作为口腔修复膜材料提供了一定的证据支 持,为口腔修复膜材料的选择提供了新的方向。但是,由于本研究中实验设备的限制未 能实现复合膜的3D个性化打印,课题组希望在后期可继续深入进行个性化3D打印相 关的研究。另外,在本研究中,最后将复合膜从动物实验牙位取出后发现,不同实验组 的复合膜吸收程度也不一样,希望在后期能通过相关实验探究复合膜的生物降解性能。 本研究中也存在着样本量较小的问题,复合膜的相关性能及其在牙周炎组织再生手术中 的临床效果仍需进一步的探讨。

结论

(Cone I us i on)

  1. 使用3D打印的方法制备不同重量比例的n-HA/PLA/PVA复合膜,通过相关实验证
    明其具有良好细胞生物相容性,为口腔修复膜材料的选择提供了一个新的方向;
  2. 3D打印的n-HA/PLA/PVA复合膜中,更高n-HA质量比例的复合膜可能具有更好生 物相容性,但机械性能会有所降低。

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文献综述口腔修复膜的研究进展

摘要:口腔修复膜引导下的组织再生术,是目前临床上恢复口腔缺损组织主要方法, 广泛的应用于口腔各个学科。本文就口腔修复膜的分类及其在口腔不同领域中的应用做 一综述。

关键词:口腔修复膜,屏障膜,3D打印

Progress of dental restoration membrane

Tissue regeneration under the guidance of dental restoration membrane is the main method to restore oral defect tissue in clinic. It is widely used in various subjects of oral cavity. This paper reviews the classification of dental restoration membrane and its application in different fields of oral cavity.

Keywords: Restoration membrane ; Barrier membrane ; 3D print

口腔修复膜材料作为引导组织再生(Guided Tissue Regeneration, GTR)或引导骨再 生(GuidedBone Regeneration, GBR)中软组织与缺损骨组织之间的机械屏障,可以阻 止软组织细胞在愈合过程中长入缺损区,在骨缺损周围形成一定的空间,引导成骨细胞 或人工植骨材料优先生长,且不受生长较快的上皮组织及结缔组织干扰,从而形成新生 骨组织2】。在口腔修复膜引导下,通过GTR/GBR技术,使组织得以修复和再生,最终 达到恢复缺损组织的目的。该技术目前广泛的应用于牙周、口腔种植及口腔外科等领域o 本文就口腔修复膜的分类及其在口腔不同学科中的应用做一综述。

1•口腔修复膜的分类

根据口腔修复膜是否可以在人体内被吸收分解,可分为不可吸收性膜和可吸收性膜 两种。

1.1不可吸收性膜

不可吸收性膜不能被人体吸收,需要进行二次手术将膜取出⑷,是最早被作为屏障 膜材料在GTR手术中使用的,主要包括微孔滤膜、醋酸纤维、生物性硅酮膜、聚四氟 乙烯膜、钛加强聚四氟乙烯膜等。

微孔滤膜(Millipone filters)是最早作为不可吸收性膜在GTR中使用的屏障膜材 料,具有引导组织再生的功能,但也因其具有较差的生物相容性以及一定的细胞毒性, 现在临床上已不再使用⑸。聚四氟乙烯膜(expanded polytetrafluoro ethylene,e-PTFE)作 为临床应用最广泛的不可吸收性GTR膜,具有一些明显的优点⑹。不仅满足GTR手术 中对屏障膜的结构性要求,具有良好的生物相容性,能够引导组织的再生,不易与组织 发生炎症反应和免疫反应,在体内存留时间可较长,同时其也具有较好的理化性质,满 足屏障膜的基本要求。

然而,不可吸收性膜材料在临床上逐渐淘汰的主要原因还是其需要再次手术取出, 且在术中影响缝合,增加术后感染及其他不良副作用的风险。也延长了临床治疗时间, 多次手术增加了患者经济负担,给患者身体上带来了更大的伤害,增加了痛苦,因而极 大限制了不可吸收性膜材料的临床应用XI。

1.2可吸收性膜

基于上述不可吸收性膜材料的缺点,可吸收性口腔修复膜材料的应用越来越广泛。 可吸收性GTR屏障膜材料能在一段时间后被组织吸收降解,并且最终降解产物是体内 所含有的物质,不会引起机体的不良反应⑼。目前,可吸收性口腔修复膜材料根据膜的 来源不同,可分为生物提取材料和合成高分子材料两种a】o

1.2.1生物提取材料

生物提取物由于其为组织来源,降解过程以酶反应为主,一般可被完全吸收或利用。 在多种的可吸收膜中,胶原膜因其良好的生物相容性、一定的的降解速率,广泛应用于 临床,成为天然可吸收屏障膜的典型代表E11-12o

胶原膜主要成分是细胞外基质(ECM), ECM的主要成分是胶原蛋白,是从动物或 人的组织中提取的,是GTR合成聚合物的重要替代品2】。蛋白可参与组织代谢,降解 产物为氨基酸,符合可吸收性膜材料的要求站-15]。但胶原膜物理性能较差,机械强度较 低,在使用过程中不易形成很好的空间维持的能力,容易在组织中塌陷,不能很好的达 到引导组织再生的效果[⑹。另外,胶原膜的降解速度也较快,吸收不易控制,使其屏障 作用的时间受到影响,故不适合用于牙槽悄缺损的修复[17-18]o这些问题都会限制胶原膜 在组织工程领域的发展。

1.2.2合成高分子材料

合成高分子GTR屏障膜材料种类有很多,如聚乳酸(polylactic acid, PLA)、聚轻 基乙酸(polyglycolicacid, PGA)、聚乳酸■轻基乙酸共聚物(poly lactic-co-glycolicacid, PLGA)等。

PLA和PGA均是a■聚酯类合成高分子材料,在体内合成产物可参与三竣酸循环或通 过代谢排出体外,具有良好的生物相容性、优良的机械性能等优点。PLA和PGA膜在 体内吸收速率与胶原膜相比更利于组织的形成凹。Vernino等㈤】在研究中发现聚乳酸是 一种良好的GTR屏障膜材料,其降解时间约为3・4个月,这与骨质形成时间较接近。

也有文献阐明,PLA是一种可降解的高分子材料,降解后产生乳酸,被血液吸收形 成二氧化碳和水,降低了 PH值,加速了酸性菌群的生长,导致口腔炎症的发生[21]o Pan SX等©I发现虽然PLA膜有一定的物理性能,在体内也能降解,但降解速率较慢。研究 发现在PLA中加入聚乙醇酸(PGA),形成的复合屏障膜可加快降解速率,称之为聚乳 酸■轻基乙酸共聚物(polylactic glycolic acid, PLGA)膜。

PLGA膜也是一种可吸收的屏障膜,具有良好的生物相容性,体内也能降解。国外 有学者[23-25]通过一系列的动物实验证明了 plga作为口腔修复膜在临床应用中的效果。 但多次实验也发现了一些新的问题,如SommerladS等凶发现PLGA修复膜降解后的产 物也有一定的酸性,易引起口腔的炎症,这也限制了其作为GTR屏障膜的使用。

  1. 口腔修复膜在口腔不同领域中的应用

2.1牙周粘膜领域

最初研究口腔修复膜的作用是在牙周缺损的GTR手术中,使用口腔修复膜能引导 牙周膜细胞的再生,有效地促进牙周组织的修复⑵。口腔修复膜联合GTR的最大优点是 能够促进缺损骨组织的再生。有学者0]通过对牙周组织根分叉疾病治疗的统计分析发现, 不同术式治疗根分叉疾病的成功率有很大的不同,使用口腔修复膜的成功率显著高于直 接翻瓣等其他手术方式,成功率达到80%以上,治疗效果明显。同样,在牙周软组织缺 损的治疗中,刘清莲等陈]将口腔修复膜放置在缺损的粘膜组织后,随访发现超过90%以 上的病例均能完全成活,形成形态与口腔粘膜相似的组织,从而修复了粘膜的缺损。证 明了口腔修复膜在牙周领域的应用取得了较好的治疗效果。

2.2种植领域

在种植手术中,因外伤、感染等各种因素造成的牙列缺损或缺失后,导致牙槽窝内 伴随一些骨量的丧失,出现牙槽山脊垂直向骨高度的降低、水平向颊舌向宽度的减少等, 直接影响了种植的成功率[29】。引导骨组织再生术(Guided Bone Regeneration, GBR)及 GTR的使用,可以有效解决各类种植体周围骨量不足所致种植体骨结合不良的问题。 Jung RE等〔29]通过长达12-14年的观察研究发现,在原始骨量不足的种植GBR手术中, 使用可吸收或不可吸收膜,骨增量成功率为91.9%至92.6%,认为膜是一种安全可行的 治疗方法。Urban IA等卩。】的研究显示:在种植GBR增加水平及垂直骨增量手术中,使 用可吸收的胶原蛋白膜和无机小牛骨及人工骨的结合物取得了较好的的骨增量效果。种 植体周围炎的治疗中,在GBR/GTR手术中应用口腔修复膜,也能取得较好的预期效果。 Nociti FH等卩I】在人为制造种植体周围炎的动物实验中应用可吸收性与不可吸收性口腔 修复膜,均产生了较好的成骨效果。

2.3颌面外科领域

随着口腔修复膜在牙周及种植相关疾病治疗中的积极应用,研究者们也逐渐开始将 修复膜应用在颌面外科中,比如修复牙槽突裂的手术中应用口腔修复膜。XiaoWL等mi 应用膜引导GBR技术联合自体骼骨应用于牙槽41 脊裂患者的牙槽骨移植,可减少骨吸收, 促进骨形成。Sader R等在腭裂术后腭鼻痿的治疗中,在痿口骨边缘放置可吸收胶原 膜,随访了 14例患者的结果,所有患者都能很好地耐受该手术,随访4至12个月期间 无复发。在外科应用中,修复软组织缺损的应用也很多。谢旺祥等厲]报道了口腔修复膜 在前庭沟加深术中的应用,在前庭沟加深术后,用口腔修复膜修复软组织缺损,术后恢 复的前庭沟的深度都达到了理想的效果,而且也有效的保护了创口,减少瘢痕形成。国 外学者[均通过将聚乳酸■轻基乙酸修复膜放置在兔膝盖处的软骨缺损处,能过有效促进 软骨的再生。口腔修复膜还可以用于上颌窦底粘膜的修复。喻建设等眈]采用医用胶原 膜修复上颌窦痿,选择大于痿口边缘3mm规格的医用胶原膜覆盖于痿口上,缝合牙槽 黏膜。结果研究中的所有患者均一期愈合成功,此手术容易操作,又在很大程度上减轻 了患者的创伤和痛苦,口腔修复胶原膜为修补上颌窦痿材料的选择提供了新的方向,丰 富了 口腔修复膜在口腔领域各学科中的应用。

  1. 口腔修复膜材料的发展趋势

即使口腔修复膜的种类繁多,有广泛的应用,然而,传统的制造方法不能满足新产 品的所有要求,尤其是在尺寸小,形状复杂的情况下。3D打印技术的出现为解决这一 问题提供了新的方法。3D打印对于结构复杂或具有多种功能的材料,如智能材料或个 性化产品来说,是一种有效的制造方法。

在组织工程领域,利用患者缺损或病变区域的三维影像学数据,利用3D打印技术, 快速准确的生产个性化的组织工程材料3】。从而更好地满足患者的自身需求,做到个性 化定制,避免了材料的浪费。因此,越来越多的组织工程学方面的研究使用了 3D打印 技术,获得了理想的研究成果。张海峰等[珈羽将3D打印的聚乳酸■轻基磷灰石复合支架 材料应用于动物实验,回植到兔胫骨中,将3D打印出的复合材料与骨髓基质细胞结合, 发现在动物体内形成了一种新的组织工程骨,具有较好的细胞相容性,能够应用于组织 工程领域。在组织工程领域,3D打印技术的最大优势是可以既准确又快速的实现材料 复杂的外形甚至是内部微细结构的一体化打印,达到针对不同患者的组织及器官的个性 化定制,这是其他的传统材料的制造方法不能实现的㈤]。

综上所述,口腔修复膜的出现极大地促进了口腔医学各学科的发展,有效的解决了 口腔颌面软硬组织缺损的问题。但口腔修复膜在临床使用中仍存在膜容易在表面暴露、 膜物理性能不够而塌陷、组织感染及体内降解速率等问题,为了达到促进组织生长,具 有优良的物理性能,生物相容性好,降解速率适宜的目的,目前口腔修复膜材料改进和 制造方法的创新是现阶段研究的重点,尤其是3D打印技术的广泛应用。旧材料不断改 良、新技术不断应用于口腔修复膜材料,使得口腔修复膜不仅安全有效且价格更为低廉, 使其更好的服务于口腔疾病的患者。

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致谢

(Acknowledgements)

在石河子大学读研三年时光即将结束,即将要踏上新的征程。回首这三年,不论是 科研思维与能力,还是临床技术与水平都得到了很大的提高。

在这里,首先我要向我的导师汪振华教授表示最衷心的感谢!在这三年的研究生时 光中,导师无论在学习上、工作上还是生活上,都给了我无微不至的关心与帮助。在教 学上,导师专业知识渊博,治学严谨,不仅教给我专业知识,更培养了我的临床思维, 正是导师三年对我的悉心教导,才使我这三年有如此多的收获。在课题的整个研究中, 包括查阅文献、课题的设计、开题、联系相关合作单位进行实验、数据整理及论文撰写, 导师也付出了大量的努力,在此深深的表示感谢。可以成为汪振华老师的学生使我感到 无比骄傲与自豪!在此谨向我的导师汪振华教授致以诚挚的谢意和崇高的敬意!

感谢我的母校石河子大学的老师们,在我石河子大学八年的本科及研究生的学习及 生活中,离不开徐江教授、黎昌学副教授、周政副教授等各位口腔科老师的帮助,是他 们带领我认识了口腔医学这门学科,从他们身上看到了口腔人的爱岗敬业、为民服务的 奉献精神,他们精湛高超的医术和高尚的职业道德将会永远指引着我前行。

感谢遇到的所有乌鲁木齐市口腔医院的老师们,他们在临床工作及课题实验中给予 我的指导和大力支持,感谢他们在我科室规培学习过程中的辛勤指导和不倦教诲,对老 师们致以深深的敬意和真诚的感谢。同时也要感谢我的所有研究生同学们,我们一同度 过了人生中短暂却不平凡的三年,感谢你们在学习和生活中对我的支持和帮助,温暖的 友情我将铭记在心。感谢我的家人、朋友,在我人生路上对我的支持与帮助,他们是我 的坚强后盾。

最后,我要感谢向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家, 他们对我的课题的认可和提出的问题,都是在指明前进的方向。我在今后的学习及工作 中,一定会倍加努力,在工作中勤勤恳恳,科研中一丝不苟,努力创造出优秀的成绩, 不辜负各位老师的期许。