具有促血管生成功能的牙槽骨再生材料的研究

The alveolar bone will atrophy after the natural teeth loss，resulting in the implants without sufficient height to implant. With the increase of the amount of applied dental implants, clinical urgent need to solve this problem.The alveolar crest bone can effectively regenerated with osteoinductive material implanted inalveolar ridge,which makes the dental implant surgery smoothly. In this project,to develop a new type of alveolar bone regenerationbiomaterial with satisfactory function of bonereconstruction,the micro/nano bioactive glass (MNBG)with the micro-structure and morphology controllablewill be prepared by Sol-Gel combined with techniques of template synthesisand trace elements doping. The bioactive glass scaffolds are fabricated using theMNBG powder withthe specific agglomerantand scaffold post-treatment technology.The enhancement of multi-level structure of the scaffolds, race element doping, macrophage polarization on angiogenic and osteogenic will be studied by in vitro and in vivo experiments. The in vitro research will using cellular and molecular biology method of flow cytometry, Elisa, RT-qPCR and Western blot, and the in vivo research will based on the methods of histological research, like three-dimensional CT, tissue slice, sequential fluorescent labeing. The detailed related mechanism and influence factors of osteogenic on alveolar extra-cortical bone based on bioactive glass are studied. The ultimate goal of this study is making an efficient regeneration alveolar bone implant material, to solve this medical problems of alveolar ridge atrophy.

天然牙缺失后牙槽嵴发生萎缩，致使种植体无足够植入高度。随着种植牙应用量的逐年增长，临床急需解决这一问题。采用具有骨诱导性的生物材料埋植于牙槽嵴顶成骨后可有效再生牙槽嵴，使种植术顺利进行。为了研制出具有良好骨重建功能的新型牙槽嵴再生材料，本项目采用溶胶-凝胶法结合模板合成及微量元素掺杂技术制备显微结构和形貌可控的微纳米生物活性玻璃粉体，并以此为基质结合相应的粘结剂和支架后处理程序制备增强型生物活性玻璃支架。分别通过体外和体内实验技术，如流式细胞技术，Elisa，RT-qPCR，Western blot等细胞和分子生物学方法，以及三维CT扫描、组织切片、顺序荧光标记等组织学方法研究支架多级结构、微量元素掺杂和巨噬细胞极化对成血管、成骨的促进作用。项目将深入探讨牙槽嵴皮质骨外生物活性玻璃支架成骨的相关机理及影响因素，为解决临床牙槽嵴萎缩这一医学难题提供具有高效升高牙槽嵴的骨再生植入材料。

随着种植牙的临床需求逐年增加，天然牙缺失后导致的牙槽嵴萎缩成为限制种植牙使用的关键问题之一。本项目通过溶胶凝胶法和模板法相结合，制备了多种有序介孔生物活性玻璃微球，解决了传统溶胶凝胶法在这些方面中存在的不足，并通过多种先进的测试方法对不同种类的生物活性玻璃进行了研究，为生物活性玻璃在生物医用材料领域的使用及作用机理奠定了基础。通过与细胞共培养发现，微纳米生物活性玻璃能够激活成骨相关的信号通路，促进骨祖细胞向成骨细胞分化。进一步的研究表明，在掺杂锶元素后，生物活性玻璃能够激活更多的成骨相关通路，并能够显著调节巨噬细胞的极化，增强其促进成骨分化和血管生成能力。在项目研究期间，遵循着从临床应用出发的理念，本课题组以生物活性玻璃为主要功能单位，结合多种有机材料及先进的加工工艺，分别制备了复合多孔冻干支架、复合冻干水凝胶、可注射水凝胶、静电纺丝纤维膜以及3D打印等多种形式的支架材料，探索了不同生物活性玻璃复合支架的最佳应用形式。在研究过程中重点考察了3D打印复合支架在皮质骨外通过细胞迁移直接成骨的过程和机理，并以大鼠颅骨为模型，验证了生物活性玻璃3D打印复合支架在重度牙槽嵴萎缩的情况下，能够稳定的与骨表面结合，逐步实现牙槽嵴新骨的生成。进一步根据研究成果和临床需求，提出支架下种植体这一应用方式，有望在种植牙领域实现重大突破。