在骨缺損修復(fù)領(lǐng)域,理想的骨移植材料不只是“填進(jìn)去”,更是其能否被宿主識(shí)別、參與骨重塑,并最終引導(dǎo)新生骨組織完成對(duì)缺損的修復(fù)。
去蛋白牛骨基質(zhì)(DBBM)是經(jīng)高溫鍛燒生物骨制得的骨無機(jī)物有序晶體,保留天然骨小梁網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),因具有優(yōu)異的生物相容性、骨傳導(dǎo)性和生物活性,無抗原性和細(xì)胞毒性,被廣泛研究和應(yīng)用[1]。然而,當(dāng)我們將去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM煅燒骨制備成顆粒時(shí),一個(gè)關(guān)鍵問題浮現(xiàn)出來:顆粒的大小是否會(huì)影響其成骨效果?
截至目前,多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究給出了明確答案:與傳統(tǒng)的大顆粒(0.6-0.9mm)或中顆粒(0.3-0.6mm)相比,小顆粒(0.1-0.3mm)和混合顆粒(0.1-0.9mm)DBBM煅燒骨在引導(dǎo)新骨形成方面表現(xiàn)更佳[1][2]。
去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM:骨缺損修復(fù)的理想支架
在眾多骨替代材料中,去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM煅燒骨為何值得關(guān)注?
理想的骨移植材料最好具有類似自然骨的連續(xù)微孔結(jié)構(gòu),以堅(jiān)持和引導(dǎo)新骨不斷向縱深生長沿伸,最后完成充填整塊材料。
去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM主要成分是高純度的羥基磷灰石,鈣磷原子數(shù)量比為1.83:1,接近于人骨鈣磷比值。更重要的是,DBBM煅燒骨保留了原有自然骨的連續(xù)多孔結(jié)構(gòu)——骨小梁、小梁間隙及骨內(nèi)管腔系統(tǒng),具有高強(qiáng)度和大內(nèi)表面積,起到支撐作用并為成骨細(xì)胞的黏附、遷移和血管的長入提供了穩(wěn)定物理空間[3][4][5]。
此外,去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM經(jīng)過高溫煅燒后,可以徹底消除有機(jī)成分和抗原性,植入體內(nèi)不會(huì)引發(fā)免疫排斥反應(yīng),生物相容性良好。同時(shí),DBBM煅燒骨逐漸降解產(chǎn)生的鈣、磷離子能夠參與局部新骨形成,為骨改建提供原料[3]。
小顆粒DBBM:更早、更快骨引導(dǎo)的邏輯
為什么小顆粒能帶來更快的成骨?探究這背后仿生學(xué)的邏輯。
理想的骨移植材料當(dāng)具備良好的生物降解性,且材料降解速度需與組織再生速度相協(xié)調(diào)。如果降解太快,新生組織尚未長入,材料就已塌陷,無法起到支撐和引導(dǎo)作用;如果降解太慢,則會(huì)對(duì)新生組織的生長形成阻礙。
小顆粒恰恰找到這個(gè)平衡點(diǎn)。兔顱骨缺損實(shí)驗(yàn)研究顯示:與其他組相比,小顆粒(0.1-0.3mm)組在術(shù)后3周和6周新骨形成積分光密度值顯著更高,表明其早期引導(dǎo)成骨作用極強(qiáng)[1]。主要因?yàn)樾☆w粒擁有更大的比表面積,更易被體液浸潤,有利于鈣、磷離子的溶出,從而為成骨細(xì)胞的早期黏附和增殖提供了更活躍的微環(huán)境。
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圖片選自《煅燒骨的制備及煅燒骨顆粒大小對(duì)其引導(dǎo)成骨作用影響的實(shí)驗(yàn)研究》
混合顆粒DBBM:長期修復(fù)的更優(yōu)解
混合顆粒的去蛋白牛骨基質(zhì)優(yōu)勢在哪?
骨再生修復(fù)是一個(gè)漫長的過程,理想的骨移植材料既要更早更快引導(dǎo)成骨,也應(yīng)當(dāng)能夠在整個(gè)愈合周期中持續(xù)提供支持。
上述研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),雖然早期小顆粒組表現(xiàn)最佳,但在術(shù)后8周和12周,混合顆粒組(0.1-0.9mm)的新骨形成量最終超過了小顆粒組,展現(xiàn)出更強(qiáng)的“后勁”[1][2]。這體現(xiàn)了“顆粒級(jí)配”的智慧。小顆粒降解快,其降解產(chǎn)物能參與局部新骨形成,加速了早期“從材料到新骨”的過渡;而其中混入的稍大顆粒,則能在修復(fù)后期繼續(xù)充當(dāng)支架,防止缺損區(qū)過早塌陷,保證了長期的骨修復(fù)效果。
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圖片選自《煅燒骨的制備及煅燒骨顆粒大小對(duì)其引導(dǎo)成骨作用影響的實(shí)驗(yàn)研究》
骨移植材料產(chǎn)品研發(fā)和臨床應(yīng)用中,混合不同尺寸的顆粒,可以實(shí)現(xiàn)降解速度與新骨形成速度的動(dòng)態(tài)匹配,是構(gòu)建仿生骨支架材料的重要策略。
艾瑞金骨填充材料:精細(xì)化設(shè)計(jì)的創(chuàng)新“去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM”
對(duì)骨移植材料而言,真正重要的不是“留得越久越好”,也不是“消失得越快越好”。更理想的過程,是材料進(jìn)入體內(nèi)后,能夠與周圍組織形成良好的相容關(guān)系;在材料框架逐步降解的過程中,繼續(xù)為新骨長入提供適宜的空間與界面。
艾瑞金骨填充材料,正是基于這一理念進(jìn)行精細(xì)化顆粒設(shè)計(jì)DBBM。通過科學(xué)配比不同粒徑的去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM煅燒骨顆粒,比表面積高、快速引導(dǎo)成骨,并能在修復(fù)中后期持續(xù)提供穩(wěn)定支架支撐的能力,實(shí)現(xiàn)降解與成骨的動(dòng)態(tài)平衡。
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從“大塊填充”走向“精細(xì)化顆粒設(shè)計(jì)”是提升骨移植材料臨床價(jià)值的關(guān)鍵。湃生艾瑞金iRegene-oss用創(chuàng)新技術(shù)實(shí)踐,打造效能更出眾的去蛋白牛骨基質(zhì)DBBM,賦能臨床骨增量診療!。
[1]田小華,等。煅燒骨的制備及煅燒骨顆粒大小對(duì)其引導(dǎo)成骨作用影響的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 吉林大學(xué), 2006.
[2] 何鐘勤,高心,田小華,等。煅燒骨顆粒大小對(duì)兔顱骨缺損引導(dǎo)成骨作用的影響[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版), 2012, 38(01): 75-78.
[3] Katoh T, Sato K, Kawamura M. Osteogenesis in sintered bone combined with bovine bone morphogenetic protem.Clin Orthop,1993;28 (7):266-75.
[4] 馬貴驤,韓翼,王藝明,等。天然型無機(jī)骨的制備及其成骨效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究。中國修復(fù)重建外科雜志。1996;10(1):35.
[5] Peetz M. Characterization of xenogeneic bone material. In: Boyne PJ, editor. Osseous reconstruction of the maxilla and mandible. Chicago: Quintessence, 1997; 87-93.
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