纳米羟基磷灰石／聚醚醚酮复合种植体成骨能力的动物实验研究

陈向深，罗纬，孙晋通讯作者）

（南方医科大学附属深圳妇幼保健院口腔病防治中心，广东 深圳 518048）

0 引言

钛种植体开展了近40年，已经获得大范围的普及与应用[1]。由于钛金属材料具有耐高温、抗腐蚀、高生物惰性、生物相容性和良好的机械力学等优秀性能，在其植入骨组织后能够在其表面形成稳定的化学氧化膜，有利于形成稳定的骨结合[2]。然而，钛是一种金属材料，其在口腔环境中无法避免存在微电流及细胞致敏效应[3-4]，学者们致力于寻找一种更加优秀的种植材料。非金属生物活性材料现今虽未广泛运用于种植修复的临床，但是由于其本身独特的生物活性优点，近来成为学者研究的热点[5]。受人牙和骨组织是主要由是羟基磷灰石组成的启示，羟基磷灰石类似材料逐渐变为研究热点 。纳米羟基磷灰石／聚醚醚酮（n-HA/CFRPEEK）结合了聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）与碳纤维增强聚醚醚酮（Carbon fiber-reinforced polyetheretherketone，CFRPEEK）的优点，具有高稳定化学性能、高机械强度高、耐疲劳、好热塑性、良好的生物相容性以及与人体皮质骨相近弹性模量等优秀性能，该聚合物的产品已经广泛的应用于骨科等临床学科中。然而，该材料目前在口腔种植领域中的研究甚少，故本文章即从成骨能力角度，在动物体内对比探讨钛种植体与纳米羟基磷灰石/聚醚醚酮复合种植体的成骨能力。

1 资料与方法

1.1 研究对象。纳米羟基磷灰石/聚醚醚酮种植体获赠于北京大学，共12枚；钛种植体来源于临床中常用品牌，共12枚。

1.2 研究动物。选用广东康达实验动物科技有限公司提供的雌性比格犬3只，体重约15 kg，年龄为1.5岁。

1.3 研究方法。采用7 mL 3%戊巴比妥溶液静脉推注全麻，取仰卧位固定四肢，双下肢备皮、消毒、铺巾。在双下肢胫骨内侧采用牙科种植钻头各预备4个约4 mm直径、7 mm深的种植窝，共形成24个，按照每侧下肢均植入2枚钛种植体与n-HA/CFRPEEK种植体。术后5天连续抗炎治疗。术后4周，采用10%氯化钾静脉注射（0.5 mL/kg）处死动物，取材保存待检测。

1.4 检测方法。检测方法为样本先进行micro-CT扫描，然后采用硬组织切片技术获得组织切片，接着进行HE染色及茜素红染色。

1.5 统计学分析。采用WPS表格进行统计学分析，数据用均数±标准差表示，采用t检验检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 micro-CT扫描结果。两种种植体骨体积分数（BV/TV）、骨小梁数（Tb.N）及骨小梁厚度（Tb.Th）如表1所示，差异具有统计学意义（P>0.05）。

表1 micro-CT扫描结果（±s）

表1 micro-CT扫描结果（±s）

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2.2 切片HE染色及茜素红染色结果。切片HE染色及茜素红染色结果如表2所示，差异具有统计学意义（P<0.05）。

表2 切片HE染色及茜素红染色阳性比例（±s，%）

表2 切片HE染色及茜素红染色阳性比例（±s，%）

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3 讨论

将纳米羟基磷灰石复合到碳纤维增强聚醚醚酮中能够得到一种新型的n-HA/CFRPEEK材料，该材料可以将n-HA材料的优良生物相容性和物理机械性能与高分子材料的良好韧性有机地结合，使其材料成分和性能较单纯的HA和CFRPEEK具备更佳的骨相容性，成骨潜力更接近天然骨。该材料已经开始在脊柱外科、与整形外科临床领域得到运用，然而并未在口腔临床领域中开展，故该研究从成骨能力角度，在动物体内通过对比探讨钛种植体与纳米羟基磷灰石/聚醚醚酮复合种植体的成骨能力，从而来论证n-HA/CFRPEEK材料在口腔种植学科中的可行性[6-8]。

种植体植入后的骨整合优劣以及骨整合的快慢取决于种植体材料的质量，本研究中采用比格犬动物模型，将种植体植入间充质干细胞丰富的胫骨骨髓腔后进行研究。术后采用micro-CT评估种植体周围的新骨形成，结果显示micro-CT显示钛种植体与n-HA/CFRPEEK种植体周围胫骨组织的骨体积分数（BV/TV）分别为（0.18±0.02）与（0.21±0.01），差异具有统计学意义（P<0.05）、骨小梁数（Tb.N）分别为（1.77±0.26）与（2.22±0.57），差异具有统计学意义（P<0.05）、骨小梁厚度（T b.T h）分别为（5 7.17±4.4 3）与（60.57±2.85），差异具有统计学意义（P<0.05）。结果表明n-HA/CFRPEEK材料较传统钛金属能够较好的促进骨组织的生物活性及其成骨速度。此外，钛种植体与n-HA/CFRPEEK种植体周围胫骨组织的切片HE染色阳性比例分别为（71.93±10.10）%与（81.69±11.45）%，差异具有统计学意义（P<0.05）；钛种植体与n-HA/CFRPEEK种植体周围胫骨组织的切片茜素红染色阳性比例分别为（78.51±10.80）%与（86.54±7.62）%，差异具有统计学意义（P<0.05）。结果从组织学上表明，与常规钛种植体相比较，n-HA/CFRPEEK仿生种植材料具有较高的成骨能力[9-10]。

鉴于本次动物实验研究得到的客观实验数据，为了进一步论证n-HA/CFRPEEK材料的优越性，下一步可以从细胞学进行研究，探讨颌骨来源间充质干细胞的成骨分化情况。此外，后期需要进行临床试验，以求最终确定n-HA/CFRPEEK材料种植体在人来牙槽骨中的促成骨分化能力，为进一步的临床开展奠定全面基础。