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目的:
慢性牙周炎是发生于牙周支持组织的慢性感染性疾病,导致牙周组织特别是牙槽骨的吸收破坏,是成年人失牙的最主要原因。传统的牙周基础治疗较难实现牙周组织的再生。牙周引导组织再生术(Guidedtissueregeneration,GTR)通过外科手术的方法在将具有屏障作用的屏障膜植入牙槽骨缺损部位,来阻挡牙龈结缔组织以及上皮细胞与根面接触,同时提供一定的空间,引导具有多向分化潜能的牙周膜细胞优先附着于根面,从而实现牙周缺损组织的修复再生。近年来GTR术临床已广泛开展,然而术后细菌感染等常造成GTR术后牙周组织再生明显减少甚至失败。
屏障膜在GTR术中扮演着重要角色。最常用的屏障膜是可吸收性膜,如聚合物膜,胶原膜,组织膜等,但都存在着缺乏骨诱导活性和抗菌能力等的不足。因此以简单工艺制备一种不仅具有屏障作用还能有一定复合功能(如促进牙周组织再生及抗菌性能等)的屏障膜具有重要意义。
琼脂糖是一种具有生物安全性与可降解性的天然高分子材料。利用其形状可塑的特点可制成的具有三维网络结构的凝胶膜。碳酸羟基磷灰石(Carbonatedhydroxyapatite,CHA),其成分与自然骨相近,相较于传统的羟基磷灰石具有更好的生物相容性,更易于新骨组织的生长。ε-聚赖氨酸(ε-Poly-L-Lysine,PLL)是由ε-氨基和α-羧基两种赖氨酸残基形成的单体聚合物。研究表明PLL在具有良好生物安全性的同时,具有广谱抗菌活性。
为此,本研究拟采用具有高亲和及多孔惰性的琼脂糖水凝胶包载CHA和PLL,以期通过简单工艺制备具备抗菌的GTR屏障膜。
方法:
通过水热法制备CHA,扫描电镜(ScanningelectronmicroscopeSodium,SEM)、傅里叶红外光谱(FourierTransformInfraredSpectrometer,FTIR)、X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)分析CHA的形态和构象;采用琼脂糖水凝胶包载CHA和PLL制备屏障膜;流变仪检测屏障膜的机械性能;收集因阻生拔除且牙根部完好的第三磨牙,通过酶消化法并结合组织块法来原代培养,取3-5代且状态良好的人牙周膜细胞(HumanPeriodontalLigamentCells,hPDLCs)用于后续实验。MTT法及活/死细胞(Live/Dead)染色实验来检测屏障膜的生物相容性;实时荧光定量PCR检测hPDLCs成骨标志蛋白Runt相关转录因子(Runt-relatedTranscriptionFactor2,Runx2)和骨钙素(Osteocalcin,OCN)的基因表达;碱性磷酸酶(AlkalinePhosphatase,ALP)活性、茜素红染色检测早期和晚期阶段骨向分化能力;通过OD值及抑菌环实验检测对金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus,S.aure)和大肠杆菌(Escherichiacoli,E.coli)的抗菌性能。
结果:
1.在琼脂糖溶液中加入0.01、0.05、0.1、0.5、1、10mg/mlPLL,随着PLL浓度的增高,S.aure和E.coli的OD值逐渐降低表现出了良好的抗菌能力;抑菌环实验也验证了OD值检测的结果;同时高浓度PLL仍然对细胞生物相容性无明显影响。
2.水热法制备CHA,SEM观察证实随着温度的升高,CHA的形态更加稳定,且XRD结果显示其中的杂质也逐渐减少。FTIR结果证明了所制备的物质为CHA。
3.通过将浓度为1%、5%、10%(w/v)的CHA加入到屏障膜中,可以看到屏障膜形成明显的梯度结构。随着CHA浓度的增加,屏障膜的机械性能逐渐增强。活/死细胞染色只见极少量的死细胞,10%CHA组的细胞呈现梭形,生长良好。5%、10%CHA组可看到成骨性能明显增强。
结论:
琼脂糖/PLL/CHA屏障膜具有良好的机械性能、抗菌和促进成骨的潜力,有在牙周GTR术中应用的潜力。
慢性牙周炎是发生于牙周支持组织的慢性感染性疾病,导致牙周组织特别是牙槽骨的吸收破坏,是成年人失牙的最主要原因。传统的牙周基础治疗较难实现牙周组织的再生。牙周引导组织再生术(Guidedtissueregeneration,GTR)通过外科手术的方法在将具有屏障作用的屏障膜植入牙槽骨缺损部位,来阻挡牙龈结缔组织以及上皮细胞与根面接触,同时提供一定的空间,引导具有多向分化潜能的牙周膜细胞优先附着于根面,从而实现牙周缺损组织的修复再生。近年来GTR术临床已广泛开展,然而术后细菌感染等常造成GTR术后牙周组织再生明显减少甚至失败。
屏障膜在GTR术中扮演着重要角色。最常用的屏障膜是可吸收性膜,如聚合物膜,胶原膜,组织膜等,但都存在着缺乏骨诱导活性和抗菌能力等的不足。因此以简单工艺制备一种不仅具有屏障作用还能有一定复合功能(如促进牙周组织再生及抗菌性能等)的屏障膜具有重要意义。
琼脂糖是一种具有生物安全性与可降解性的天然高分子材料。利用其形状可塑的特点可制成的具有三维网络结构的凝胶膜。碳酸羟基磷灰石(Carbonatedhydroxyapatite,CHA),其成分与自然骨相近,相较于传统的羟基磷灰石具有更好的生物相容性,更易于新骨组织的生长。ε-聚赖氨酸(ε-Poly-L-Lysine,PLL)是由ε-氨基和α-羧基两种赖氨酸残基形成的单体聚合物。研究表明PLL在具有良好生物安全性的同时,具有广谱抗菌活性。
为此,本研究拟采用具有高亲和及多孔惰性的琼脂糖水凝胶包载CHA和PLL,以期通过简单工艺制备具备抗菌的GTR屏障膜。
方法:
通过水热法制备CHA,扫描电镜(ScanningelectronmicroscopeSodium,SEM)、傅里叶红外光谱(FourierTransformInfraredSpectrometer,FTIR)、X射线衍射(X-raydiffraction,XRD)分析CHA的形态和构象;采用琼脂糖水凝胶包载CHA和PLL制备屏障膜;流变仪检测屏障膜的机械性能;收集因阻生拔除且牙根部完好的第三磨牙,通过酶消化法并结合组织块法来原代培养,取3-5代且状态良好的人牙周膜细胞(HumanPeriodontalLigamentCells,hPDLCs)用于后续实验。MTT法及活/死细胞(Live/Dead)染色实验来检测屏障膜的生物相容性;实时荧光定量PCR检测hPDLCs成骨标志蛋白Runt相关转录因子(Runt-relatedTranscriptionFactor2,Runx2)和骨钙素(Osteocalcin,OCN)的基因表达;碱性磷酸酶(AlkalinePhosphatase,ALP)活性、茜素红染色检测早期和晚期阶段骨向分化能力;通过OD值及抑菌环实验检测对金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus,S.aure)和大肠杆菌(Escherichiacoli,E.coli)的抗菌性能。
结果:
1.在琼脂糖溶液中加入0.01、0.05、0.1、0.5、1、10mg/mlPLL,随着PLL浓度的增高,S.aure和E.coli的OD值逐渐降低表现出了良好的抗菌能力;抑菌环实验也验证了OD值检测的结果;同时高浓度PLL仍然对细胞生物相容性无明显影响。
2.水热法制备CHA,SEM观察证实随着温度的升高,CHA的形态更加稳定,且XRD结果显示其中的杂质也逐渐减少。FTIR结果证明了所制备的物质为CHA。
3.通过将浓度为1%、5%、10%(w/v)的CHA加入到屏障膜中,可以看到屏障膜形成明显的梯度结构。随着CHA浓度的增加,屏障膜的机械性能逐渐增强。活/死细胞染色只见极少量的死细胞,10%CHA组的细胞呈现梭形,生长良好。5%、10%CHA组可看到成骨性能明显增强。
结论:
琼脂糖/PLL/CHA屏障膜具有良好的机械性能、抗菌和促进成骨的潜力,有在牙周GTR术中应用的潜力。