骨修复新探索：不同比例 α-TCP 与 DBBM 组合及明胶载体对骨再生有何影响？

为探究不同比例 α-TCP 与 DBBM 组合及明胶载体对骨再生的影响，瑞士伯尔尼大学研究人员开展相关研究。结果显示二者比例对新骨形成影响小，明胶载体效果不显著。该研究为骨修复提供新思路，值得科研人员一读。

　　

在医学领域，骨缺损修复一直是个备受关注的难题。当骨头出现缺损时，如何让它重新生长并恢复功能，是医生和科研人员们不断探索的方向。目前，应用生物材料结合屏障膜修复骨缺损是一种常见的治疗方法，但要让这种治疗效果好，所使用的移植物得具备一些特殊的 “本领”。它不仅要能与人体组织 “友好相处”（生物相容性好），最好还能引导新骨生长（具有骨传导性），同时要根据不同的骨缺损类型，在三维空间上保持稳定。

常用的颗粒状骨替代材料有脱蛋白牛骨矿物质（DBBM）和可吸收磷酸三钙（TCPs）。DBBM 就像一位 “稳定的守护者”，能提供长期的体积稳定性，但它的吸收速度比较慢，而且在被吸收的过程中，可能会让新形成的骨量减少。而 TCPs 则像是 “急性子”，降解速度很快，尤其是 α - TCP 比 β - TCP 降解得还快。不过，降解太快也有问题，会导致新形成的矿化骨数量不足，从而影响治疗效果。为了取长补短，研究人员尝试把 DBBM 和 α - TCP 按不同比例组合起来，看看能不能找到更理想的骨修复材料。

此外，明胶作为一种生物材料的载体，也进入了研究人员的视野。明胶是水解胶原蛋白的一种形式，它具有生物相容性高、可生物降解、有弹性、抗原性低等优点，理论上很适合用于骨再生。但是，普通的明胶海绵有个缺点，就是无法保持自身的形状和大小（无法维持尺寸稳定性）。于是，研究人员想办法对明胶进行改进，比如将它与甘油磷酸交联，或者和其他聚合物组合，希望能提升它的性能。不过，明胶（无论是否添加甘油）作为骨替代材料的载体，在种植体周围手术中的应用效果到底如何，还没有明确的答案。

在这样的背景下，为了深入了解不同比例的 DBBM 和 α - TCP 组合对骨形成的影响，以及明胶作为载体对这些组合材料的吸收和骨传导潜力有什么作用，来自瑞士伯尔尼大学的研究人员进行了一项研究，并在《BMC Oral Health》期刊上发表了题为 “Effect of different α - tricalcium phosphate/deproteinized bovine bone mineral ratios and gelatin carriers on biomaterial degradation and bone formation: an in - vivo study in rabbit calvaria” 的论文。

研究人员在这项研究中，用到了几个关键的技术方法。首先，他们选用了 18 只新西兰雌性大白兔作为实验对象，在兔子的颅骨上制造出直径 10 毫米的临界尺寸骨缺损。然后，将不同比例的 DBBM 和 α - TCP 组合材料，分别嵌入含或不含甘油的明胶中，制成生物材料。把这些生物材料植入兔子的骨缺损处，同时设置了没有明胶的材料作为阳性对照，还有空的骨缺损作为阴性对照。手术后 4 周，研究人员通过显微计算机断层扫描（μCT）和组织形态计量分析来观察骨缺损处的情况。μCT 可以帮助他们看到骨组织的三维结构，了解新骨形成的体积等信息；组织形态计量分析则是在显微镜下观察组织切片，对新骨面积、骨髓面积等各种参数进行测量和分析。

下面我们来看看具体的研究结果。

μCT 分析

研究人员发现，所有的骨缺损处都有新的矿化骨形成，就好像土地上长出了新的 “小树苗”。不过，这些新骨和残留的骨替代材料有时候不太容易区分。在阳性对照组（PC，B1/G0）中，骨缺损处的矿化结构分布得比较均匀，就像一片整齐的树林；而在四个测试组中，矿化结构的分布就没那么均匀了，颗粒之间有更大的非矿化空间，特别是 B3/G2 组，看起来有点 “参差不齐”。从数据上看，所有生物材料的矿化组织体积（MV）和矿化组织体积与总体积的比值（MV/TV）都比阴性对照组要高，这说明这些生物材料都能促进骨再生。但是，阳性对照组的 MV 和 MV/TV 又明显高于四个测试组。此外，阳性对照组（PC，B1/G0）和 B1/G1 组的初始材料矿化密度（IMD）值比其他三个测试组要低很多。在骨缺损部位，所有生物材料组的矿化密度（MD）都比阴性对照组高。在水平缺损闭合率（HDC）方面，B3/G2 组和阴性对照组、阳性对照组的情况差不多，其他组之间没有明显的统计学差异。

组织学分析

在组织学观察中，研究人员发现，在骨缺损的周边区域，所有组都有新的矿化骨和软结缔组织。在缺损的中心部分，偶尔能看到 1 型和 2 型明胶的残留，周围还有细胞反应。通过组织形态计量分析，研究人员发现，在感兴趣区域（ROI）、ROI_L 和 ROI_M 中，所有组的新骨面积（NBA）、骨髓面积（BMA）和 HDC 与阴性对照组相比，数值都很相似，这意味着没有一组能像原来的骨头那样完美地形成新骨。只有阳性对照组（PC，B1/G0）的总增大面积（TAA）明显高于阴性对照组。在 ROI - M 中，含有 1 型明胶的颗粒的 TAA 比阴性对照组高，而含有 2 型明胶的颗粒的 TAA 比阳性对照组低。除了 B3/G2 组，其他所有生物材料组的矿化组织面积（MTA）都比阴性对照组高，不过 B3/G2 组的 MTA 比阳性对照组低很多。

从微观层面看，所有生物材料中都能检测到 DBBM 和 α - TCP 颗粒。DBBM 颗粒很好地融入了新形成的骨中，几乎没有降解的迹象，就像和新骨 “融为一体” 了。在 ROI - L 中，阳性对照组（PC，B1/G0）和 B1/G1 组的 DBBM 与周围新骨的整合程度明显高于其他组，和 B3/G2 组相比，差异具有统计学意义。α - TCP 颗粒融入骨中时，表面看起来比融入纤维结缔组织中的颗粒更不规则。而且，不管有没有明胶，骨组织都会像一张 “网” 一样渗透到 α - TCP 颗粒中。在 ROI - L 和 ROI - M 中，不同组的 α - TCP 颗粒的骨传导潜力没有明显差异。

另外，研究人员还发现，所有含有明胶的生物材料的残留材料面积（RMA）都比阳性对照组（PC，B1/G0）低，其中 B3/G2 组在 ROI - L 和 ROI - M 中的 RMA 与阳性对照组相比，差异有统计学意义。在软组织中，DBBM 颗粒偶尔会发生降解，所有含明胶组的 RMA - DBBM 都比阳性对照组低，B2/G2 和 B3/G2 组在 ROI - L 和 ROI - M 中的 RMA - DBBM 与阳性对照组相比，差异非常显著。α - TCP 颗粒的 RMA - α - TCP 在不同组之间比较相似，只有 B3/G2 组在 ROI - L 中的 RMA - α - TCP 明显低于阳性对照组。

综合这些研究结果，研究人员得出结论：在颅骨实验模型中，DBBM 和 α - TCP 的不同比例对新骨形成的影响比较小。而且，不管有没有明胶，α - TCP 的吸收都比较有限，这表明 α - TCP 和 DBBM 这两种组合产品的骨传导性水平相似。

在讨论部分，研究人员进一步解释了这些结果。他们认为，虽然之前有研究表明生物材料的降解速度会影响新骨形成的数量，但在他们的研究中，不同比例的 DBBM 和 α - TCP 组合产生的骨形成体积非常相似，这说明在早期愈合阶段，将 α - TCP 以 4:1 的比例添加到 DBBM 中，不会影响体积的稳定性。同时，研究发现明胶作为载体并没有带来明显的好处，在某些情况下，它甚至会降低 DBBM 在 ROI - L 中的骨传导能力。不过，研究也证实了明胶（无论是否添加甘油）在骨再生中具有良好的生物相容性，可以考虑用于骨再生治疗。

这项研究具有重要的意义。它为骨缺损修复领域提供了新的思路和数据支持。虽然目前还不能确定哪种组合材料是最理想的，但研究结果让我们对 DBBM 和 α - TCP 的组合以及明胶作为载体的作用有了更深入的了解。未来，还需要进行更多的临床前研究，特别是延长愈合时间的研究，来进一步探索这些骨替代材料组合的潜在优势，为骨缺损患者带来更多的希望。