引导骨再生研究中小型动物颅颌面临界骨缺损模(2)
【作者】网站采编
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【摘要】2.2 临界骨缺损模型SCHMITZ等[15]早在20世纪80年代就提出了临界骨缺损这一概念,即骨缺损大小达到临界值后,自然状态下缺损区域将无法形成骨性愈合,最
2.2 临界骨缺损模型SCHMITZ等[15]早在20世纪80年代就提出了临界骨缺损这一概念,即骨缺损大小达到临界值后,自然状态下缺损区域将无法形成骨性愈合,最终由纤维结缔组织填塞。这种类型的骨缺损可以在动物体内构建出适当的实验模型,从而评价不同治疗方式对骨再生效果的影响。临界骨缺损模型被广泛应用于原理验证性研究中,其优点主要表现在:①愈合是在原位骨内愈合,如在下颌骨或小腿内,这使得研究结果相比较于异位移植模型更有说服力[16];②临界骨缺损模型允许研究者以标准化和区分性的方式评估骨再生材料性能。“临界缺损尺寸”一词的现代含义中,通常不意味着可能的最小尺寸大小或者扩展愈合时间到动物的整个生命周期,相反,“临界缺损尺寸”指在特定时间内缺损无法修复的任何尺寸[17-18]。导致这种概念认知的区别是由于年龄、性别、动物品种和其他特征可能会影响愈合,例如,在CD-1小鼠颅顶骨缺陷中,直径3 mm、4 mm和5 mm对成年小鼠而言,是临界值;但对幼鼠而言,却具有较高的愈合可能[19]。因此很难准确确定最小的缺损尺寸,也由于实际的限制难以将预计观察的时间延长到动物模型的整个寿命。由于这些困难,现代骨再生领域的研究人员倾向于发展可重复的、在一段骨形成时间内缺损无法修复的实验模型。尽管目前计算机建模和体外实验技术都取得了巨大的进展,依然不存在可以模拟出复杂体内环境的离体模型[20-21]。因而,可重复并且经过验证的动物实验模型依然是新材料和新技术在临床转化前评估其安全性和有效性的最佳选择。
2.3 动物种类的选择灵长类动物,如猴和狒狒等,由于其解剖和生理状况与人类最为接近,被认为是临床前研究的理想模型。除猴外,犬也被广泛用于构建缺损,一些研究还使用了老鼠、小型猪、绵羊和兔子[22]。按照动物体质量来进行分类的话,引导骨再生研究中使用的实验动物模型通常分为小动物模型(小鼠、大鼠和兔子)和大动物模型模型(犬、猪和猴等)。实验模型的选择很大一方面取决于研究目标和实验室的限制,如大型或非标准动物房。考虑到伦理、成本和社会问题,大型动物的使用是需要慎重考虑的,如猴和犬,应在小型动物无法模拟出临床情况时或者研究的最后验证阶段使用[23-24]。在大多数情况下,特别是探索性的研究中,像鼠和兔这样的小动物模型足以在组织学水平上评估材料生物活性成分在引导骨再生中的作用,其结果具有足够的统计学意义和医学相关性。另一方面,小型动物可以植入满足研究需求的、大小合适的生物支架材料,如兔下颌骨磨牙/前磨牙区域就足够大(长17 mm,高16 mm,深6 mm),十分利于外科手术和材料植入[25]。表1总结了口腔种植研究中常见动物种类在不同研究目的下的适用情况。
表1 |常见实验动物模型的适用评价[26]表注:+++代表适用性优秀,++代表适用性良好,+代表适用性一般,-代表不推荐动物种类 研究主要对象生物材料 种植体灵长类动物 +++ ++犬+++ +++小型猪 ++ +兔++鼠+-
2.4 颅颌面部的临界骨缺损模型
2.4.1 颌面部临界骨缺损模型 鼠类是比较早地应用于引导骨再生研究的动物。20世纪80年代末,DAHLIN等[27]为了深入研究引导骨再生技术在临界缺损骨再生的潜力,在Sprague-Dawley大鼠双侧下颌制备了直径5 mm大小的缺损,首次在大鼠颌面部进行了引导骨再生技术的研究。实验组用聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene,PTFE)膜覆盖,对照组不覆盖膜,结果发现,在实验组中,经6周愈合后,缺损区出现了完全的骨愈合;而对照组即使在22周后,显示缺损边缘部分愈合,缺损中心存在结缔组织。这项研究的结果首次表明,通过屏障膜机械性地隔离骨缺损可以使来源于缺损壁的骨形成细胞实现缺损区的骨再生;同时,屏障膜阻碍了来自周围软组织的非成骨细胞的侵入。之后,不少研究者也应用相同或类似的模型,来研究不同干预方式下引导骨再生的情况[28-29]。但在不同研究中,鼠的选择和模型建立也有差别,因而很难直接将不同研究者的研究成果进行比较直观的比较。为了将实验结果标准化,有学者提出了建立应用于引导骨再生研究的鼠颌面临界骨缺损模型的标准化程序。LIU等[30]在严格控制实验大鼠的年龄、体质量和性别等因素下,通过CT分析大鼠下颌骨解剖特征,认为下颌前牙区相比较于后牙区和升支具有更多的骨量,然后以建立临界骨缺损为目标,在下颌前牙区通过不断扩大缺损大小建模,最终认为6 mm×2 mm(长×宽)和8 mm×2 mm的缺损可以作为临界骨缺损应用于引导骨再生的研究中,并用多种生物材料来测试模型,认为这种标准化的模型能够满足生物材料研究要求,可以进一步优化材料评价体系。
文章来源:《现代口腔医学杂志》 网址: http://www.xdkqyxzzzz.cn/qikandaodu/2021/0619/545.html
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