目录 缩略语表 1 中文摘要 2 英文摘要 7 前 言 14 文献回顾 16 正 文 28 实验一 自固化磷酸钙复合材料构建模式的体内外研究 28 1 材料和仪器28 2 实验方法 28 3 实验结果 33 4 讨论 36 实验二 自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体外研究 39 1 材料和仪器39 2 实验方法 39 3 实验结果 42 4 讨论 43 实验三 自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体内研究 46 1 材料和仪器46 2 实验方法 46 3 实验结果 48 4 讨论 51 小 结 54 摘要 随着现代种植理论的发展，即刻种植以其疗程短、创伤小的特点在种植修复中 越来越受到口腔医生和患者的欢迎。然而，由于种植体外形与患牙拔牙窝形态无法 完全匹配，为获得良好的的种植初期稳定性以及终期骨结合效果，在即刻种植的适 应症选择、植入手术技术等方面有较为严格的要求，并且需要人工植骨材料、自体 骨组织、骨再生活性刺激因子（如 PRF 等）、骨再生引导膜等多种辅助成分和相应 的临床手术操作以填充牙槽窝或骨缺损、保护种植体、促进骨再生，进一步增加了 即刻种植的复杂性，影响了即刻种植的广泛应用。 自固化磷酸钙（calcium phosphatecement, CPC）也被称为骨水泥，具有良好的 生物相容性，是成熟的引导骨再生材料；能够调拌为糊剂，随意塑形，填充复杂形 态骨缺损；能够在体温下自行固化，固化后具有一定的强度，承受一定的压力。我 们认为，CPC 的这些特性使其在即刻种植领域具有良好的应用前景，可以填充即刻 种植体与牙槽窝之间的间隙，强化种植体初期稳定性，或在体外预制个体化的即刻 种植人工牙根，使其良好适合拔牙牙槽窝，简化即刻种植手术操作等。但是，CPC 缺乏诱导骨再生活性，体内降解速度较慢，为解决这些问题，有研究在 CPC 中加 入 BMP 等骨诱导生长因子，取得较好效果，但是大分子生物活性蛋白在制备成本、 活性保存、和安全性控制等方面存在较多局限性。 P 物质（SubstanceP，SP）是由十一个氨基酸序列构成的神经多肽，近期被发 现还是骨再生与改建的信号分子，能够诱导骨髓间充质细胞向成骨细胞分化，并诱 导血管新生。作为小分子多肽，P 物质可以较为方便的采用多肽合成仪人工合成， 制备成本较为低廉；无特殊三维空间结构，活性较为稳定；体内降解速度快，应用 较为安全。P 物质这些特点使其在组织工程研究中具有较好的应用前景，可以作为 骨再生和血管新生的活性诱导因子，通过人工复合材料支架在体内缓释，动员体内 干细胞，实现缺损原位组织再生修复。 本研究探索自固化磷酸钙加载 P 物质的理想方式，以及作为辅助材料应用于即 刻种植的可行性。实验采用模块化设计策略，根据骨再生组织工程支架对材料孔隙 率和孔隙直径、机械力学性质、生物相容性和骨诱导活性的要求，仿生天然骨组织 组成，以 CPC 作为无机骨引导支架，P 物质作为活性骨诱导因子，I 型胶原作为有 机骨引导成分，以不同模式组合，构建复合材料支架，检测其超微形态和力学性质， 采用兔下颌骨缺损模型，观察复合材料在体内的成骨转化。根据以上结果，选择较 为理想的复合材料，包被于纯钛种植体表面，预制即刻种植人工牙根，采用兔股骨 远端干骺端骨缺损模型，使骨缺损直径和深度与预制即刻种植人工牙根直径和长度 相同，模拟即刻种植，观察纯钛种植体表面包被生物材料降解、骨引导／诱导再生 情况，确定能否早期达到纯钛种植体骨结合的愈合结果。 实验一 自固化磷酸钙复合材料构建模式的体内外研究 目的，仿生天然骨组织组成，以 CPC 作为骨引导的基础无机支架，I 型胶原作 为骨引导的辅助有机成分，加载 P 物质作为骨诱导活性因子，探索构建骨再生活性 复合材料支架的有效方法。 方法，①准备，多肽合成仪人工合成 P 物质；提取大鼠鼠尾尾腱制备质量体积 比 3%的 I 型胶原溶液；将 P 物质与共价交联剂 EDC、NHS 按照摩尔比 1，1.2，0.6 混合，在 MES 缓冲液中与 I 型胶原溶液混合搅拌，得到 P 物质-I 型胶原共价交联溶 液；将胶原溶液冻干制成胶原海绵，剪切为 1x1x1mm 胶原海绵颗粒；制作直径 8mm、 厚度 2mm 的不锈钢模具。②分组，对照组采用单纯 CPC，按照粉液比 3.0g:1ml 比 例，调拌混合充填至不锈钢模具中，固化后所得试件记为 A 组；将 CPC 粉末与 P 物质-I 型胶原共价交联溶液混合，按同样方法制备试件记为 B 组；将 P 物质直接加 入 3%胶原溶液混合，再与 CPC 粉末调拌固化制备试件记为 C 组；将 P 物质加入普 通固化液混合，与 CPC 粉末调拌制备糊剂，再加入 50%总体积比例的 I 型胶原海绵 颗粒，固化制备试件记为 D 组；将 P 物质加入普通固化液混合，再与 CPC 粉末调 拌固化制备试件记为E组；将CPC粉末与3%胶原溶液调拌固化制备试件记为F组。 上述试件均在 300～1000 倍扫描电镜下观察断面结构。③动物实验，将 30 只成年 新西兰兔分为6组，麻醉后在下颌骨体部制造直径8mm深2mm的单层皮质骨缺损， 分别植入上述 6 组试件，术后 8 周处死，取下颌骨行 Micro-CT 检查，分别测量 5 组试件 BV/TV、TbTh、TbN、TbSp 值，并计算材料降解率 结果，扫描电镜超微结构观察显示，CPC 自行结固后具有纳米级结晶结构和微 米级微孔隙结构，CPC 单纯与 P 物质混合不改变其超微结构，CPC 与胶原溶液混合 结固后，结晶结构改变，但仍保持微米级微孔隙结构，CPC 与胶原海绵混合结固后， 具备了 300μm级别的大孔隙结构。体内实验显示，加载 P 物质和混合胶原能够提高 支架诱导骨再生能力，促进 CPC 复合材料的生物降解，特别是混合胶原海绵而具 有大孔隙结构的支架，进一步显著提高其在体内的骨转化进程，但是采用共价交联 方式固着 P 物质于胶原分子和 CPC 复合支架后，材料降解及骨再生均明显减低。 结论，①P 物质加载能够使 CPC 复合材料支架具有诱导骨再生活性，并促进材 料体内降解；②胶原能够增强 CPC 复合支架引导／诱导骨再生能力，特别是以胶 原海绵的形式赋予支架大孔隙结构时；③共价交联固着 P 物质于支架材料会影响其 在体内的缓释，进而影响支架诱导骨再生能力。 实验二 自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体外研究 目的，体外模拟即刻种植，采用 CPC 复合材料辅助填充牙槽窝，检测其对即 刻种植体早期稳定性的影响。 方法，①制备模具，取离体上颌恒尖牙一枚，根部涂抹分离剂，插入自凝牙托 粉/液制备的 10x10x20mm 立方体模具，固化后将牙齿拔出，制成体外模拟天然牙槽 窝模具。②分组，将 CPC 粉末与原固化液混合制成糊剂附于 3.5x10mmCamlog 种植 体周围充填至模具中，固化后所得试件设为对照组，记为 A 组；按同样方法将 CPC 粉末与 3%胶原溶液混合，记为 B 组；将 CPC 粉末与 P 物质-I 型胶原共价交联溶液 混合，记为 C 组；将 CPC 粉末与总体积比 50%的 I 型胶原海绵颗粒混合，记为 D 组。③种植体体外拔出力学实验，用光固化树脂在种植体基台上制作模拟牙冠（上 颌切牙形态），在牙冠中上 1/3 打一孔。将试件固定于多功能试验机，以细钢丝通过 牙冠孔隙固定于试验机提拉装置。设置加载速度为 1mm/min，当种植体位移 2mm 时视为完全脱出。方法不变，依次测试 4 组试件每组各 10 次，记录试件种植体脱 出过程中所承受的最大承载力；④体外种植体稳定性测量实验，将种植体稳定性测 量仪的传感器安装在种植体上；将种植体稳定性测量仪的测量探头靠近传感器头， 获取 ISQ 值。同时从近中、远中、唇、腭四个方向测量，取平均值记为试件的 ISQ 值。 结果，种植体拔出力学实验中，B 组与 C 组的最大承载力相比于对照组有所提 升，D 组的力学性能存在明显的下降；种植体稳定性测量的结果显示，D 组的 ISQ 值（68.5±1.9）与对照组（85.6±3.7）相比有所降低，但仍高于种植体初期稳定性所 需的最低标准值（65）。 结论，①具有大孔隙结构的 CPC-P 物质复合材料力学性能有所下降，但体外实 验表明其仍然能够为即刻种植体提供基本的初期稳定性保障；②共价交联固着 P 物 质的胶原 CPC 复合材料具有较高的力学强度，可以保证即刻种植体具有更好的稳 定性，值得今后进一步研究。 实验三 自固化磷酸钙复合材料用于即刻种植的体内研究 目的，体内模拟即刻种植，采用 CPC 复合材料包被纯钛种植体，观察其诱导 骨再生获得纯钛种植体骨结合的可行性。 方法，①加工制备长 10mm的纯钛种植体，其中根部（螺纹部分）为直径 4mm、 长 6mm的圆柱体，冠部（非螺纹部分）长 4mm，横截面为边长 2.5mm 的正六边形。 根据实验一和实验二结果，采用实验一中 A 组单纯 CPC 材料和 D 组 CPC 复合材料 包被种植体螺纹部分，制成 8mm直径、6mm 长度的圆柱体，暴露种植体冠部，分 别作为对照组和实验组；②12 只成年新西兰兔分为 2 组，每组 6 只。麻醉后沿兔股 骨干骺线处做切口，暴露兔股骨干骺端内侧面。用环状钻制造直径 8mm、深度 6mm 的骨缺损，分别植入 2 组实验试件。术后 4 周时每组各处死 3 只兔子，12 周后处死 每组剩余 3 只，取出兔股骨干骺端。使对标本进行 Micro-CT 扫描，分别测量 4 周、 12 周时的 BV/TV、TbTh、TbN、TbSp 值，并计算材料降解率。 结果，Micro-CT 显示，4 周时实验组材料边缘已出现降解，可观察到骨小梁长 入，而对照组的材料与骨界面清晰，无诱导成骨表现；12 周时实验组的复合材料吸 收明显，由再生骨组织替代，并与种植体螺纹形成骨结合愈合，而对照组仍为材料 包被种植体。 结论，加载 P 物质并具有大孔隙结构的 CPC 复合材料在即刻种植体周围间隙 填充、维持种植体初期稳定性、诱导骨再生和种植体骨结合等方面显示了良好的实 验结果，为即刻种植技术、材料发展提供了新的思路。 关键词，P 物质；自固化磷酸钙；即刻种植