北大口腔林野、刘燕教授课题组提出感染性垂直骨缺损再生治疗新策略

北大口腔林野、刘燕教授课题组提出感染性垂直骨缺损再生治疗新策略

近日，北京大学口腔医院种植科林野教授、邸萍教授课题组与正畸科刘燕教授课题组共同在《先进科学》（Advanced Science）杂志在线发表了题为《一种用于感染性垂直骨增量的多功能仿生支架材料》（A Biomimetic Multifunctional Scaffold for Infectious Vertical Bone Augmentation）的研究论文。
该研究构建了一种仿生多功能支架（IMC/AgNWs），具有优越的骨诱导能力及广谱的抗菌性能，揭示了其在垂直型等复杂骨缺损条件下促进骨修复的应用前景。
颌面部感染条件下垂直型骨缺损的再生治疗，在临床上仍然面临许多困难和挑战。以常见的种植体周围炎为例，现有的感染控制手段及可选择的植骨来源，难以达到令人满意的骨再生及重建效果。考虑到缺损形态、细菌和炎症环境等问题，修复感染性垂直骨缺损的理想材料必须具有足够的机械支撑、抗菌能力和成骨特性。
纳米银作为一种高效的抗菌剂，可通过破坏细菌细胞膜运输、使DNA变形以及灭活酶来发挥抗菌作用。与银纳米颗粒相比，纳米银线（AgNWs）具有更大的长径比和更缓慢的银离子释放速率，其对哺乳动物的毒性更低，对微生物的毒性更高。
依托于刘燕教授团队及中国科学院纳米研究所罗聃教授团队的前期工作基础，该研究将纳米银线组装于仿生矿化支架（IMC）内部，赋予成骨支架以抗菌性能。通过体外实验筛选出AgNWs的适当浓度以平衡材料的生物相容性和抗菌性能。所获得的IMC/AgNWs对革兰氏阴性牙龈卟啉单胞菌和革兰氏阳性变形链球菌表现出广谱的抗菌特性。当IMC/AgNWs与牙周膜干细胞共培养时，它在非炎症和炎症条件下都具有优异的骨诱导活性。通过构建大鼠下颌感染的牙周缺损模型，研究发现IMC/AgNWs通过典型的BMP/Smad信号实现了较为理想的愈合。
此外，该研究还构建了与临床条件极为类似的比格犬种植体周围炎模型，与空白对照组的治疗效果（高度增量0.507 ± 0.132 mm，体积增量：56.3%±2.8）相比，IMC/AgNWs显著恢复了种植体周围骨缺损的高度（2.021 ± 0.211 mm）及体积（82.0 ± 2.9%）。研究结果表明IMC/AgNWs在感染性垂直骨增量方面的临床转化潜力。

此项研究获得国家自然科学基金、北京市自然科学基金等多项基金支持，由北大口腔医院种植科张一凡医师和北京大学人民医院口腔科李紫昕医师共同担任第一作者。