Advanced Healthcare Materials: 有的放矢,精准调控——种植体表面锶/银复合释放体系对骨愈合级联效应的促进作用

随着口腔保健意识的不断提升,种植牙修复治疗已经迈入越来越多人的视野,其优良的修复效果为缺牙患者带来了希望的曙光。然而,目前仍然存在种植体周围骨整合不良的病例,亟待口腔医学领域的学者给出更好的解决方案。人体是复杂而奥妙的生命组织,每个看似简单的生理过程都涉及复杂的因子调控。骨愈合初期需要经历体液黏附,蛋白沉积,免疫应答和成骨破骨等各个阶段,每个阶段又受到不同的因素进行调节,由此构成了庞大复杂而精密的调控体系,各种成分和细胞各司其职,而又彼此相关。所以,在确定的时间施加确定的影响因素对骨愈合效果的正向促进尤为重要。

为了系统性地协调各种促进因素对骨愈合级联效应的影响,口腔疾病与生物医学重庆市重点实验室陈陶课题组通过碱热处理的质子化效应和多巴胺的二齿螯合作用在种植体表面形成了微纳米分级结构,并负载了具有抗菌效果的银离子,以及调控成骨破骨平衡的锶离子。通过调控两种离子的独立释放行为,实现了对骨整合初期各个阶段的调控作用,为种植体表面改性提供了新的思路。相关结果发表在Advanced Healthcare Materials(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adhm.201900002)上。

对细菌和自体细胞而言,粘附是生物学行为的开端。细菌的粘附能够导致生物膜大量形成,阻碍自体愈合,造成感染;而自体细胞的粘附则能够开启骨愈合程序,因此,细菌和自体细胞谁先粘附在植体表面是一场极富意义的“赛跑”。微纳表面结构能够促进体液和蛋白吸附,从而引起更快的细胞附着,避免细菌生物膜形成。针对植入初期的感染风险和免疫系统的活跃反应,从纳米银颗粒释放的银离子可以对其实施“精确制导和打击”,检测表明,有效杀灭致病菌群的同时,纳米银颗粒还能促进早期有利的炎性反应,保证后续愈合的顺利进行。免疫系统对于自体细胞后续的愈合行为具有免疫调节作用,而通过免疫荧光和流式细胞技术,实验证明锶离子能诱导免疫系统的先锋——巨噬细胞向促愈合的M2型极化,从而促进免疫调节,达到更好的愈合效果。此外,成骨细胞也受到锶离子的直接作用,分化活性增加,更快地进行胶原沉积和胞外基质矿化。以上实验表明,在植体植入体内后的各个阶段,陈陶课题组研发的锶/银复合释放体系均能发挥调控作用,为骨整合实现全程保驾护航。 研究者相信,将调控因子由单一因素向复合因素进行设计,更加契合人体自身精密复杂的调控体系,是对“仿生”这一概念的更好诠释。该课题设计的基于植体表面分级结构的锶/银双释放系统具有临床转化的巨大潜力,并将为种植修复领域的组织工程研发提供新的参考。