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可降解u-HA/PLLA/PLGA复合微型种植体在比格犬下颌骨中的生物力学与组织形态学评价
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年04月11日 来源:BMC Oral Health 2.6
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为解决钛合金正畸微型种植体需二次手术取出及潜在金属离子释放问题,广州医科大学团队开发了由未烧结羟基磷灰石(u-HA)、聚左旋乳酸(PLLA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)构成的可降解种植体。通过比格犬模型证实,高PLLA比例组种植体在200g持续正畸力下可维持6个月功能,BV/TV(骨体积分数)达18.69%,为临床提供免拆除的生物降解锚定方案。
在正畸治疗领域,锚定稳定性直接决定治疗效果。传统钛合金微型种植体虽能提供稳定支抗,但存在需二次手术取出、可能引发金属离子释放等局限。随着材料科学发展,生物可降解材料为这一困境带来曙光——这类材料既能提供临时力学支撑,又能在完成使命后自动降解,避免取出手术。然而,现有可降解材料面临两大技术瓶颈:聚左旋乳酸(PLLA)降解周期过长(2-6年),而快速降解材料又难以维持正畸所需的力学强度。更棘手的是,材料降解过程中的酸性产物可能引发局部炎症反应,影响骨整合效果。
针对这些挑战,广州医科大学口腔医学院团队在《BMC Oral Health》发表创新研究,设计出由未烧结羟基磷灰石(u-HA)、PLLA和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)构成的三元复合种植体。通过精密调控三种成分比例,研究人员试图在降解速率与力学性能间找到黄金平衡点,同时利用u-HA的骨传导性促进新骨形成。
研究采用三大关键技术:首先通过ISO13485标准下的注射成型工艺制备直径2.0mm的复合种植体;建立比格犬下颌骨模型,采用分口设计(左侧加载200g正畸力,右侧对照);运用显微CT(BioQuant Osteo分析系统)进行骨体积分数(BV/TV)和骨-种植体接触率(BIC)定量分析,结合扫描电镜(SEM)观察材料表面降解特征。
生物力学测试揭示关键发现:高PLLA比例组(H组,PLLA:PLGA=2:1)展现出最优力学性能,6个月时仍有20.83%种植体保持完整,且能持续承受200g牵引力。相比之下,中低比例组种植体全部断裂。SEM动态观察显示材料降解呈时间依赖性——2个月时各组表面尚光滑;到6个月时低比例组出现深度蚀坑,而高比例组仅见浅表裂纹。
组织形态计量结果呈现有趣矛盾:虽然BV/TV值随植入时间缓慢增长(H组从16.14%增至18.69%),但BIC值却出现分化——H组BIC在4个月达峰值48.10%后轻微下降,而中低比例组BIC持续降低。这表明高PLLA含量既能延缓材料降解维持力学强度,又不会显著阻碍骨整合进程。值得注意的是,加载侧出现皮质骨吸收和软组织根向迁移现象,这与钛合金种植体的生物响应相似。
讨论部分着重强调三大临床价值:首先证实通过调节PLLA/PLGA比例可精确控制降解速率,60%PLLA组能满足6-12个月正畸治疗周期需求;其次u-HA的添加成功中和了降解产生的酸性环境,组织学未见炎症反应;最重要的是,该研究首次系统评估了持续正畸力对可降解种植体骨整合的影响,为临床即刻加载方案提供实验依据。
这项研究也存在若干局限:6个月观察期未能完全反映材料最终降解命运;比格犬骨改建速率较人类快42%,需更长周期验证。未来研究应聚焦材料组分优化(如纳米HA分散工艺改进)和表面改性技术开发。尽管如此,该工作仍为可降解正畸锚定系统的发展树立了重要里程碑,其"植入-降解-替代"的一体化设计理念,或将重塑未来正畸治疗范式。
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