浓缩生长因子在体外模拟体液及模拟唾液中的降解速率

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0716

中国组织工程研究 ›› 2018, Vol. 22 ›› Issue (10): 1559-1564.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.0716

• 材料生物相容性 material biocompatibility • 上一篇下一篇

浓缩生长因子在体外模拟体液及模拟唾液中的降解速率

邹新明^1，2，黄娜²，王远勤^1，2，李少冰³，唐尤超^1，2

¹暨南大学口腔医学院，广东省广州市 510000；²暨南大学附属惠州口腔医院·惠州口腔医院，广东省惠州市 516000；³南方医科大学口腔医院牙周种植科，广东省广州市 510055

收稿日期:2018-01-16 出版日期:2018-04-08 发布日期:2018-04-08
通讯作者: 唐尤超，医院院长，主任医师，博士，硕士生导师，暨南大学附属惠州口腔医院·惠州口腔医院，广东省惠州市 516000
作者简介:邹新明，男，1984年生，江西省临川市人，汉族，主治医师，主要从事口腔种植及颌面外科的临床研究。
基金资助:
广东省医学科学技术研究基金项目(A2016262)；惠州科技计划项目(2016Y186)

In vitro degradation rate of concentrated growth factors in simulated body fluid and simulated saliva fluid

Zou Xin-ming^{1, 2}, Huang Na², Wang Yuan-qin^{1, 2}, Li Shao-bing³, Tang You-chao^{1, 2}

¹Stomatological College of Jinan University, Guangzhou 510000, Guangdong Province, China; ²Department of Oral Implantology, Huizhou Stomatological Hospital, Jinan University, Huizhou 516000, Guangdong Province, China;³Department of Oral Implantology, Hospital of Stomatology, Southern Medical University, Guangzhou 510055, Guangdong Province China

Received:2018-01-16 Online:2018-04-08 Published:2018-04-08
Contact: Tang You-chao, M.D., Chief physician, Master’s supervisor, Stomatological College of Jinan University, Guangzhou 510000, Guangdong Province, China; Department of Oral Implantology, Huizhou Stomatological Hospital, Jinan University, Huizhou 516000, Guangdong Province, China
About author:Zou Xin-ming, Attending physician, Stomatological College of Jinan University, Guangzhou 510000, Guangdong Province, China; Department of Oral Implantology, Huizhou Stomatological Hospital, Jinan University, Huizhou 516000, Guangdong Province, China
Supported by:
the Medical Science and Technology Research Fund of Guangdong Province, No. A2016262; the Scientific Research Plan of Huizhou, No. 2016Y186

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

引导组织骨再生术：作为常见的骨增量术式之一，其基本原理为通过生物膜的物理屏障膜功能将骨再生区域与外界隔离，从而形成相对封闭的成骨区域，使成骨细胞在该区域迁移、增殖及分化。

浓缩生长因子：作为第3代的血浆提取物，是一种富含白细胞和血小板的自体纤维蛋白物，还含有自体血小板来源的骨诱导生长因子和和骨诱导性纤维蛋白基质。与富血小板纤维蛋白的制备类似，浓缩生长因子是使用血液体外离心法，但它需要一个特殊的程序离心机，其离心使用的塑料管涂有二氧化硅颗粒，并且不添加外源物质。

摘要

背景：可吸收生物材料在组织工程应用中的降解速率至关重要，不同因素均影响降解速率。

目的：比较膜状与块状浓缩生长因子在模拟体液及模拟唾液中的降解特性。

方法：抽取15名健康志愿者静脉血，将每名志愿者血液样本平均分为4等份，其中2份制作块状浓缩生长因子，分别记为A组、B组；另2份制作膜状浓缩生长因子，分别记为C组、D组。将A组、C组样本浸没于模拟体液中，B组、D组样本浸没于模拟唾液中，观察样本完全降解时间，计算每日平均降解速率比。

结果与结论：①A-D组平均完全降解时间分别为(14.0±0.7)，(9.7±0.9)，(9.9±1.2)，(7.2±0.7) d；②在相同模拟液中不同性状浓缩生长因子的每日平均降解速率比，A组显著低于C组(P < 0.05)，B组显著低于D组(P < 0.05)；相同性状浓缩生长因子在不同模拟液中的每日平均降解速率比，A组显著低于B组(P < 0.05)，C组显著低于D组(P < 0.05)；③结果表明，在相同降解环境中，膜状浓缩生长因子的降解速率高于块状浓缩生长因子；在相同性状下，浓缩生长因子在模拟唾液中的降解速率高于在模拟体液中的降解速率。

ORCID: 0000-0001-9821-9980(邹新明)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

关键词: 浓缩生长因子, 体外降解, 模拟体液, 模拟唾液, 组织再生, 生物材料

Abstract:

BACKGROUND: Bioabsorbable biomaterials are of crucial importance in tissue engineering applications, and various factors affect their degradation.

OBJECTIVE: To compare the degradation characteristics of concentrated growth factor (CGF) clot and CGF membrane in simulated body fluid (SBF) and simulated saliva fluid (SSF).

METHODS: Fifteen volunteers were selected, and human blood samples were collected for the preparation of CGF clot or CGF membrane. All specimens from each subject were averagely divided into four groups: group A, CGF clot in SBF; group B, CGF clot in SSF; group C, CGF membrane in SBF; group D, CGF membrane in SSF. The specimens were subjected to the immersion test. The average daily rate of degradation of each group was calculated after the samples were thoroughly degraded, and weight loss ratio per unit time was also determined.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The mean degradation time in groups A-D were (14.0±0.7), (9.7±0.9), (9.9±1.2) and (7.2±0.7) days, respectively. (2) By comparing CGF membrane with CGF clot in the same simulated fluid, the average daily degradation rate of CGF clot (groups A, B) was statistically significantly lower than counterparts of CGF membrane (groups C, D) (P < 0.05). By comparison between SBF and SSF, the average daily degradation rate in the SBF (groups A, B) was significantly lower than counterparts in the SSF (groups C, D) (P < 0.05). Overall, the degradation rate of CGF membrane is higher than that of CGF clot under the same degradation environment; for CGF membrane or CGF clot, the degradation rate in SSF is higher than that in SBF.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

Key words: Guided Tissue Regeneration, Saliva, Blood Platelets, Fibrin, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

邹新明，黄娜，王远勤，李少冰，唐尤超. 浓缩生长因子在体外模拟体液及模拟唾液中的降解速率[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(10): 1559-1564.

Zou Xin-ming, Huang Na, Wang Yuan-qin, Li Shao-bing, Tang You-chao. In vitro degradation rate of concentrated growth factors in simulated body fluid and simulated saliva fluid[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(10): 1559-1564.

图/表（结果） 4

2.1 块状与膜状浓缩生长因子降解速率的比较各组浓缩生长因子的初始质量见表3，经两样本t 检验分析，块状浓缩生长因子(n=30)初始质量为(204.08±8.33)g，其显著高于膜状浓缩生长因子(n=30)初始质量(175.38± 9.49)mg(P=0.037，P < 0.05)；分别进行组间比较，A组与B组之间(P=0.549 0)、C组与D组之间(P=0.079 9)初始质量比较差异无显著性意义，由此可见组内具有可比性。

比较不同性状浓缩生长因子的每日平均降解速率比，见图3。不同性状浓缩生长因子在模拟体液中的每日平均降解速率比，A组显著低于C组[(7.1±0.3)%，(10.2±1.2)%， P < 0.05]。不同性状浓缩生长因子在模拟唾液中的每日平均降解速率比，B组显著低于D组[(9.8±0.9)%，(13.9±0.7)%，P < 0.05]。由此可见，在相同模拟液中，膜状浓缩生长因子的降解速率高于块状浓缩生长因子。

2.2 块状浓缩生长因子在模拟体液与模拟唾液中降解速率的比较比较块状浓缩生长因子在模拟体液与模拟唾液中的降解规律，即A组与B组比较，见图4。A组的完全降解平均时间为(14.0±0.7)d，高于B组的完全降解平均时间为(9.7±0.9)d。在A组降解过程中，前4 d降解平稳，从5 d开始呈现快速降解。在B组降解过程中，其降解速率呈现为均速降解。A组与B组的失重比在除了第1天外在各时间点之间均存在显著差异。因此块状浓缩生长因子在模拟体液中的降解速率(A组)显著低于在模拟唾液中的降解速率(B组)。

2.3 膜状浓缩生长因子在模拟体液与模拟唾液中降解速率的的比较比较膜状浓缩生长因子在模拟体液与模拟唾液中的降解规律，即C组与D组比较，见图5。C组的完全降解平均时间为(9.9±1.2)d，高于D组的完全降解平均时间(7.2±0.7)d。在C组降解过程中，前2 d降解平稳，从3 d开始呈现快速降解。在D组降解过程中，其降解速率呈现为快速降解。C组与D组的失重比在各时间点之间均存在显著差异。因此，膜状浓缩生长因子在模拟体液中的降解速率(C组)显著性低于在模拟唾液中的降解速率(D组)。

参考文献

[1]Buser D,Sennerby L,De Bruyn H.Modern implant dentistry based on osseointegration: 50 years of progress, current trends and open questions.Periodontol 2000.2017;73(1):7-21.

[2]Bottino MC,Thomas V,Schmidt G,et al.Recent advances in the development of GTR/GBR membranes for periodontal regeneration--a materials perspective.Dent Mater. 2012;28(7): 703-721.

[3]Rakhmatia YD,Ayukawa Y,Furuhashi A,et al.Current barrier membranes: titanium mesh and other membranes for guided bone regeneration in dental applications.J Prosthodont Res. 2013;57(1):3-14.

[4]Misch C.Vertical alveolar ridge augmentation in implant dentistry: A surgical manual. LWW,2017.

[5]Misch CM.Horizontal alveolar ridge augmentation in implant dentistry: A surgical manual.LWW,2017.

[6]Simonpieri A,Del Corso M,Vervelle A,et al.Current knowledge and perspectives for the use of platelet-rich plasma (PRP) and platelet-rich fibrin (PRF) in oral and maxillofacial surgery part 2: Bone graft, implant and reconstructive surgery.Curr Pharm Biotechnol.2012;13(7):1231-1256.

[7]Del Corso M,Vervelle A,Simonpieri A,et al.Current knowledge and perspectives for the use of platelet-rich plasma (PRP) and platelet-rich fibrin (PRF) in oral and maxillofacial surgery part 1: Periodontal and dentoalveolar surgery.Curr Pharm Biotechnol. 2012;13(7):1207-1230.

[8]Rodella LF,Bonazza V.Platelet preparations in dentistry: Why, where, when. World J Stomatol.2015;4: 39-55.

[9]Marx RE.Platelet-rich plasma (prp): What is prp and what is not prp? Implant Dent.2001;10:225-228.

[10]Dohan DM,Choukroun J,Diss A,et al.Platelet-rich fibrin (PRF): a second-generation platelet concentrate. Part I: technological concepts and evolution.Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2006;101(3):e37-44.

[11]Dohan DM,Choukroun J,Diss A,et al.Platelet-rich fibrin (prf): A second-generation platelet concentrate. Part ii: Platelet-related biologic features.Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 2006;101(3):e45-50.

[12]Bonazza V,Dellavia C,Labanca M,et al.Concentrated growth factors (cgf): Morphological and biochemical characterization. Ital J Anat Embryol.2015;120:18.

[13]Honda H,Tamai N,Naka N,et al.Bone tissue engineering with bone marrow-derived stromal cells integrated with concentrated growth factor in rattus norvegicus calvaria defect model.J Artif Organs. 2013;16(3):305-315.

[14]Rodella LF,Favero G,Boninsegna R,et al.Growth factors, cd34 positive cells, and fibrin network analysis in concentrated growth factors fraction.Microsc Res Tech.2011;74(8):772-777.

[15]黄娜,吴锋,李平,等.应用浓缩生长因子行上颌窦内提升后种植体周围骨变化[J].中国组织工程研究,2015, 19(47):7575-7582.

[16]Bozkurt Do?an ?,Öngöz Dede F,Ball? U,et al.Concentrated growth factor in the treatment of adjacent multiple gingival recessions: A split‐mouth randomized clinical trial.J Clin Periodontol. 2015; 42(9):868-875.

[17]Chen Y,Cai Z,Zheng D,et al.Inlay osteotome sinus floor elevation with concentrated growth factor application and simultaneous short implant placement in severely atrophic maxilla. Sci Rep. 2016;6:27348.

[18]Kim TH,Kim SH,Sándor GK,et al.Comparison of platelet-rich plasma (prp), platelet-rich fibrin (prf), and concentrated growth factor (cgf) in rabbit-skull defect healing.Arch Oral Biol. 2014;59: 550-558.

[19]程扬,刘敏.浓缩生长因子在上颌窦侧壁开窗窦底提升即刻种植中的成骨效果:单中心、随机对照临床试验方案[J]. 中国组织工程研究, 2017,21(4):574-579.

[20]Ying X,Chen Y,Luo N,et al.The use of concentrated growth factors and autogenous bone for periodontal soft tissue augmentation and bone regeneration: A case report.Elect J Biol. 2017;13(3): 269-273.

[21]李永斌,孙迎春,韦荣智,等.浓缩生长因子纤维蛋白与富血小板纤维蛋白体外降解的对比[J].中国组织工程研究, 2017,21(14): 2234-2240.

[22]Isobe K,Watanebe T,Kawabata H,et al.Mechanical and degradation properties of advanced platelet-rich fibrin (a-prf), concentrated growth factors (cgf), and platelet-poor plasma-derived fibrin (pptf). Int J Implant Dent.2017;3(1):17.

[23]Oyane A,Kim HM,Furuya T,et al.Preparation and assessment of revised simulated body fluids.J Biomed Mater Res A. 2003;65(2): 188-195.

[24]Qiu KJ,Lin WJ,Zhou FY,et al.Ti-Ga binary alloys developed as potential dental materials.Mater Sci Eng C Mater Biol Appl.2014; 34:474-483.

[25]肖悦.人工口腔模拟的口腔环境条件[J].国外医学:口腔医学分册, 2001,28(3):146-148.

[26]Park HC,Kim SG,Oh JS,et al.Early bone formation at a femur defect using cgf and prf grafts in adult dogs: A comparative study. Implant Dent.2016;25:387-393.

[27]Ohyama Y,Tanaka T,Shimizu T,et al.Runx2/smad3 complex negatively regulates tgf-β-induced connective tissue growth factor gene expression in vascular smooth muscle cells.J Atheroscler Thromb. 2012;19(1):23-35.

[28]Krause DS,Fulzele K,Catic A,et al.Differential regulation of myeloid leukemias by the bone marrow microenvironment.Nat Med.2013;19(11):1513-1517.

[29]Mezawa M,Araki S,Takai H,et al.Regulation of human bone sialoprotein gene transcription by platelet-derived growth factor-bb. Gene.2009;435:80-87.

[30]Xiao WD,Zhong ZM,Tang YZ,et al.Repair of critical size bone defects with porous poly(D,L-lactide)/nacre nanocomposite hollow scaffold.Saudi Med J.2012;33(6):601-607.

[31]Sheng MH,Lau KH,Baylink DJ.Role of Osteocyte-derived Insulin-Like Growth Factor I in Developmental Growth, Modeling, Remodeling, and Regeneration of the Bone.J Bone Metab. 2014; 21(1):41-54.

[32]Chen F,Pan S,Feng H.Distribution and content of transforming growth factor-β1 and vascular endothelial growth factor in each layer of concentrated growth factors.Beijing Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban. 2016;48(5):860-865.

[33]Bonazza V,Borsani E,Buffoli B,et al.In vitro treatment with concentrated growth factors (CGF) and sodium orthosilicate positively affects cell renewal in three different human cell lines.Cell Biol Int. 2017. doi: 10.1002/cbin.10908. [Epub ahead of print]

[34]Bonazza V,Boninsegna R,Merigo D,et al.In vitro effects of concentrated growth factors on bmp-2 synthesis by human osteoblasts.Italian J Anat Embryol.2016;121:73.

[35]Chen G,Deng C,Li YP.TGF-β and BMP signaling in osteoblast differentiation and bone formation.Int J Biol Sci. 2012;8(2): 272-288.

[36]De la Riva B,Sánchez E,Hernández A,et al.Local controlled release of vegf and pdgf from a combined brushite–chitosan system enhances bone regeneration.J Control Release. 2010; 143(1):45-52.

[37]Zelzer E,Glotzer DJ,Hartmann C,et al.Tissue specific regulation of vegf expression during bone development requires cbfa1/runx2. Mech Dev.2001;106(1-2):97-106.

[38]Starup-Linde J,Vestergaard P.Biochemical bone turnover markers in diabetes mellitus-a systematic review.Bone.2016;82:69-78.

[39]Dohan Ehrenfest DM,Bielecki T,Jimbo R,et al.Do the fibrin architecture and leukocyte content influence the growth factor release of platelet concentrates? An evidence-based answer comparing a pure platelet-rich plasma (p-prp) gel and a leukocyte-and platelet-rich fibrin (l-prf).Curr Pharm Biotechnol. 2012;13(7):1145-1152.

[40]马西.纤维蛋白形成与降解[J].微循环学杂志,2002,12(4):42-44.

[41]白彭,叶平,吴润发,等.两种胶原膜暴露于口腔环境中降解作用的对照研究[J].中国口腔种植学杂志,2011,16(1): 56-57.

引言

在口腔种植治疗中，种植区是否有足够的软硬组织将决定种植修复成功率，但种植体植入区的骨量不足是种植治疗主要问题之一^[1-2]。在诸多的骨增量手术中，引导组织骨再生是临床上最重要的术式之一，其基本原理为通过生物膜的物理屏障膜功能将骨再生区域与外界隔离，从而形成相对封闭的成骨区域，使成骨细胞在该区域迁移、增殖及分化^[3-5]。引导组织骨再生为种植体周围骨量不足、颌面骨缺损的修复及骨折愈合提供了一个有效治疗方式。由此可见，骨组织再生的成功与否与植骨区中生物材料的应用是密不可分的。其中，由血浆提取物生长因子制备的生物材料因易制备、免疫原性低、具有生物活性等优势，受到越来越多的研究及应用^[6-7]。

目前，血浆提取物生长因子主要可分为3个阶段^[8]：富血小板血浆^[9]、富血小板纤维蛋白^[10-11]、浓缩生长因子^[12]。浓缩生长因子作为第3代的血浆提取物，是一种富含白细胞和血小板的自体纤维蛋白物^[13-14]。同时，浓缩生长因子还含有自体血小板来源的骨诱导生长因子和骨诱导性纤维蛋白基质。与富血小板纤维蛋白的制备类似，浓缩生长因子是使用血液体外离心法，但它需要一个特殊的程序离心机(Medifuge MF200，Silfradent，Forli，意大利)，其离心使用的塑料管涂有二氧化硅颗粒，并且不添加外源物质。与富血小板纤维蛋白相比较，制备浓缩生长因子时其变速离心设定为2 400-2 700 r/min，从而使浓缩生长因子的形成生物因子含量更多、纤维蛋白更密集的纤维蛋白基质。

由于浓缩生长因子具有良好的生物特性，使得其在口腔颌面部的应用受到广泛研究^[15-20]。前期研究发现单纯应用浓缩生长因子作为上颌窦内移植材料，联合上颌窦提升植入种植体，术后成功率高且种植体周围骨量维持稳定^[15]。此外，Chen等^[17]在上颌窦底骨量不足(即剩余骨量2-4 mm)的情况下，采用块状浓缩生长因子行改良上颌窦底提升术同期植入短种植体(长度：7.0-8.0 mm)，术后12-32个月观察未见明显骨吸收，获得可预期的临床效果。Bozkurt Do?an等^[16]比较冠向复位瓣术与冠向复位瓣术联合膜状浓缩生长因子在牙龈退缩患者中的临床效果，与单纯冠向复位瓣术相比，浓缩生长因子组术后6个月牙龈宽度和牙龈厚度显著增加，增加了冠向复位瓣术的成功率。由此可见，应用浓缩生长因子在口腔颌面部中的主要降解环境为血液及唾液。根据临床应用不同需求，浓缩生长因子可主要采用块状或膜状。

不同的体内植入环境将影响可降解材料的降解行为，特别是不同物理性状也将影响其临床效果。目前，对于浓缩生长因子的降解行为进行了初步探讨^[21-22]，但比较不同性状浓缩生长因子在不同降解环境中的降解速率尚未见研究报道。因此，实验通过体外浸没实验对于块状和膜状浓缩生长因子在模拟体液及模拟唾液中的体外降解行为进行对比研究，评价浓缩生长因子在不同体内环境中的降解速率，从而为临床应用提供实验依据，进一步加深对浓缩生长因子生物学特性的认识。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

材料方法

1.1 设计体外观察研究。

1.2 时间及地点实验于2016年11月至2017年10月在暨南大学口腔医学院、暨南大学口腔医学院附属惠州口腔医院完成。

1.3 材料实验经暨南大学口腔医学院附属惠州口腔医院伦理委员会审核并通过。血液样板来自暨南大学口腔医学院附属惠州口腔医院的15名志愿者，其中男7例，女8例；年龄18-50岁，平均(36.9±12.6)岁；所有受试者血常规、出凝血时间等指标正常，无全身系统性疾病，无吸烟史，半年内未服用免疫抑制剂及抗凝药物。实验前告知研究目的并签知情同意书。

1.4 实验方法

1.4.1 样本制备方法浓缩生长因子制备方法与前期研究一致^[15]：每名志愿者静脉采集36 mL血液，分别注入4个不含抗凝剂的配套真空试管中(Silfradent，Forli，意大利)，分别制取块状及膜状浓缩生长因子各2个样本；静脉血注满后切勿摇晃，以免产生溶血反应；立即将试管对称放置于Medifuge离心加速器(Medifuge MF200, Silfradent，Forli，意大利)。根据厂方指南，设定浓缩生长因子制备程序并离心12 min后，离心速率为2 400-2 700 r/min，试管内可见3层离心物：上层为血清层，中间层为纤维蛋白层(即浓缩生长因子)，底层为富血小板凝固层(含红细胞及血小板)，见图1。制备块状及膜状浓缩生长因子的方法，见图2，具体方法如下：过滤血清并修剪富血小板凝固层(图2A)；保留少量血浆层，制得浓缩生长因子块状标本(图2B)，将分离出的块状浓缩生长因子通过配套器械(Silfradent，Forli，意大利)压制成膜状浓缩生长因子(图2C)。

1.4.2 制备模拟体液及模拟唾液用国产分析纯试剂(广州市化学试剂厂)制备模拟体液及模拟唾液^[23-24]，并制备后，采用压力蒸汽消毒法在125 ℃，0.15 MPa的条件下消毒模拟体液和模拟唾液。模拟体液组成成分及与人血浆对比，见表1。

人工唾液模拟液的具体成分：蒸馏水1 L，尿素1 g/L，Na₂S•9H₂O 0.005 g/L，CaCl₂ 0.600 4 g/L，NaH₂PO₄•2H₂O 0.78 g/L，KCl 0.4 g/L，KSCN 0.3 g/L，NaCl 0.4 g/L。

1.4.3 分组及质量测量根据不同模拟液与性状分为4组(表2)，各组样本15例，具体如下：A组为块状浓缩生长因子标本，浸没在模拟体液中； B组为块状浓缩生长因子标本，浸没在模拟唾液中；C组为膜状浓缩生长因子标本，浸没在模拟体液中；D组为膜状浓缩生长因子标本，浸没在模拟唾液中。将各浓缩生长因子样本用生理盐水冲洗干净，无菌纱布吸干至恒质量，用电子天平分别称质量3次浓缩生长因子标本(精确度0.1 mg)，取平均值，并记录初始质量(m₀)。

1.4.4 浸没实验根据分组将所有样本分别浸没于10 mL模拟体液或模拟体的PP试管中，并放置在(37.0±0.5)℃恒温水浴箱中^[25]。每24 h更换模拟体液或模拟体，并将各样本称重3次，取均值，浸泡时间为样本在模拟液中完全降解的时间。当样本完全降解后，根据式(1)计算样本的降解速率：

每日平均降解速率比(%)=m₀/(T×m₀)×100% (1)

式中，DR为降解速率，m₀(mg)为样本初始质量；T(d)为完全降解的浸泡时间。在不同时间点上，通过计算失重比得出降解规律，各时间点的失重百分比计算式(2)为:

失重比(%)=100%-(m₀-m_t)/m₀ (2)

式中，m_t(mg)为某一降解时间点的样本质量；m₀(mg)为样本初始质量。

1.5 主要观察指标各组样本的每日平均降解速率比。

1.6 统计学分析所有数据结果均以x(_)±s表示，并用SPSS 17.0软件进行统计处理，采用两样本t 检验进行比较，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

讨论

3.1 浓缩生长因子的主要成分及生物学特性浓缩生长因子作为第3代血液浓缩物，由Sacco在2006年报道，与富血小板纤维蛋白和富血小板血浆相比，浓缩生长因子通过变速离心使血液中各种成分更加完全地分离，而且具有更强的纤维蛋白结构和更高浓度的CD34⁺细胞和生物因子，从而呈现出更强的再生能力^[14，26]。其网状纤维蛋白结构具有黏性且纤薄柔软等特性，使成骨细胞及生长因子易附着于表面进行迁移、分化、增殖。因此浓缩生长因子具备骨引导性和骨诱导性。此外，浓缩生长因子主要为富含量免疫细胞及生长因子的蛋白纤维网状结构构成，可联合骨替代材料或单独作为支架材料应用于软硬组织缺损的修复。

形成浓缩生长因子的基本原理：在变速离心过程中，血小板在不同方向离心力的作用下破裂并释放α颗粒。血小板α颗粒中蕴含大量活性生长因子，主要包含转化生长因子β^[27-28]、血小板衍生生长因子^[29-30]、类胰岛素生长因子^[31]、血管内皮生长因子^[32]、表皮生长因子^[33]、骨诱导形成蛋白^[33-34]，其中已有研究明确表明转化生长因子β、血小板衍生生长因子、类胰岛素生长因子、血管内皮生长因子能够促进骨细胞增殖、分化。

浓缩生长因子的生物因子的主要生物特性如下：①转化生长因子β：主要由2条蛋白链而形成的多肽结构，能够促进纤维细胞及前体成骨细胞的增殖、分化，并能抑制破骨细胞的形成，从而避免骨组织吸收^[35]；②血小板衍生生长因子：促进结缔组织细胞和成骨细胞的趋化、增殖，同时能够增加合成胶原蛋白的能力，促进结缔组织的再生及修复^[36]；③血管内皮生长因子：在低氧状态下缺氧诱导因子1表达增高的情况下，通过促进内皮细胞的增殖及新血管的形成为骨组织再生提供微环境，提高碱性磷酸酶活性，并促进成骨细胞的分化，以加速局部骨组织重建^[37]；④类胰岛素生长因子：具有促进多种细胞的有丝分裂的作用，能调控多种细胞的生长因子，参与骨骼、皮肤和神经系统分化及发育^[38]。因此，浓缩生长因子在组织愈合中主要3个阶段：生化活动、细胞活动以及细胞反应^[21]。血小板α颗粒释放大量生物活性因子，这些活性因子不仅可以能够促进损伤组织新生血管化；而且能够修复损伤，组织修复再生及愈合。最后，大量的免疫细胞，如巨噬细胞能够提高机体的免疫局部的防御功能。值得注意的是，生物因子的释放与纤维蛋白的降解密不可分，纤维蛋白降解速率越慢，生物因子的作用也就越久，反之亦然^[39]。

3.2 浓缩生长因子的降解行为浓缩生长因子的主要结构为纤维蛋白，浓缩生长因子体内降解的机理与纤维蛋白的降解关系密切。纤维蛋白的降解主要根据纤溶酶原的活化，主要有3种活化途径^[40]：①外生性活化途径：包括溶栓类药物或一些细菌蛋白；②外源活化途径：包括组织型纤溶酶原活化物，或尿素酶型纤溶酶原活化物；③内源活化途径：即凝血接触活化系统。

此次实验中，通过临床上常见的块状和膜状浓缩生长因子在模拟体液和模拟唾液中进行比较分析，研究浓缩生长因子在体外降解的规律，以供临床参考。实验中，块状和膜状浓缩生长因子的降解表现与纤维蛋白降解基本一致。此次实验结果中，对于块状浓缩生长因子的每日平均降解速率比，在模拟体液中为(7.1±0.3)%，显著低于在模拟唾液中的(9.8±0.9)%，且具有统计学意义。对于膜状浓缩生长因子的每日平均降解速率比，在模拟体液中为(10.2±1.2)%，显著低于在模拟唾液中的(13.9±0.7)%。由此可见，浓缩生长因子在模拟唾液中降解速率高于模拟体液，可能与血液中具有较高含量的缓冲对有关；相反，人工唾液为等渗盐溶液，其基本没有缓冲能力。浓缩生长因子在唾液中降解较快与先前动物实验及临床观察一致^[16，41]。此外，根据实验结果，块状浓缩生长因子在体液中的降解速率显著低于膜状浓缩生长因子，主要原因可能为：一是膜状浓缩生长因子含水量少，更容易吸收模拟液中的水分，从而加快降解；二是块状浓缩生长因子纤维蛋白结构致密，结构内的纤维结构不易于水充分接触，这一现象于先前研究一致^[21]。此外，由纤维蛋白纤维蛋白原所形成浓缩生长因子具有特殊的纤维化网架结构，以交织形成富含弹性的三维聚合物作为特点。浓缩生长因子具有结构疏松及黏稠的特性，从而有利于滞纳血小板及细胞因子，抗体和血小板易于聚集、增殖。故体内的降解规律需要进一步考虑到生物因子及细胞作用。

在此次研究中，经分析得出结论：一是浓缩生长因子在模拟唾液中的降解速率高于模拟唾液；二是膜状浓缩生长因子降解速率高于块状浓缩生长因子，这些结果以供临床参考。但是，体外模拟液终究无法完全模拟体内复杂环境，故后期实验需要进一步动物实验验证及临床观察，为浓缩生长因子的临床应用提供更可靠的依据。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料; 口腔生物材料; 纳米材料; 缓释材料; 材料相容性；组织工程

浓缩生长因子在体外模拟体液及模拟唾液中的降解速率

In vitro degradation rate of concentrated growth factors in simulated body fluid and simulated saliva fluid

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 4

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	吴训, 孟娟红, 张建运, 王亮. 浓缩生长因子修复兔髁突全层软骨损伤[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1166-1171.
[2]	李黎, 马力. 磁性壳聚糖微球固定化乳糖酶及其酶学性质[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(4): 576-581.
[3]	周安琪, 唐渝菲, 吴秉峰, 向琳. 骨膜组织工程设计：共性与个性的结合[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3551-3557.
[4]	郎丽敏, 何生, 姜增誉, 胡奕奕, 张智星, 梁敏茜. 导电复合材料在心肌梗死组织工程治疗领域的应用进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3584-3590.
[5]	刘鋆, 杨龙, 王伟宇, 周玉虎, 吴颖, 卢涛, 舒莉萍, 马敏先, 叶川. 聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯/聚乙二醇/氧化石墨烯组织工程支架的制备和性能评价[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(22): 3466-3472.
[6]	张圣敏, 曹长红, 刘超. 浓缩生长因子负载脂肪干细胞预防SD大鼠双膦酸盐类药物相关性颌骨骨坏死[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(19): 2982-2987.
[7]	解健, 苏俭生. 静电纺丝取向纳米纤维作为组织工程生物支架的优势与特征[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(16): 2575-2581.
[8]	纪琦, 喻正文, 张剑. 3D打印金属基生物材料工艺和临床应用的问题与趋势[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(16): 2597-2604.
[9]	宋涯含, 吴云霞, 范道洋. 基于VOSviewer生物医学领域3D打印的知识图谱分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(15): 2385-2393.
[10]	钱楠楠, 张潜, 杨睿, 敖俊, 章涛. 间充质干细胞治疗脊髓损伤：细胞治疗及联合新药和生物材料[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(13): 2114-2120.
[11]	罗雅馨, 毕浩然, 陈晓旭, 杨琨. 细胞外基质与组织的再生与修复[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(11): 1785-1790.
[12]	贾巍, 张满栋, 陈维毅, 王晨艳, 郭媛. 股骨假体材料对人工膝关节置换性能的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1477-1481.
[13]	王倩, 李璐, 舒静媛, 董志恒, 靳友士, 王青山. 氧化锆基纳米羟基磷灰石功能梯度生物材料的微观形貌和物相分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1517-1521.
[14]	杨亚楠, 李峻峰, 王立, 刘恒全, 赖雪飞. 柠檬酸钙：一种有趣的有机钙生物医用材料[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1609-1615.
[15]	樊雪敏, 方善宝, 陈志兴, 莫水学. 纳米粘土锂皂石的研究现状与应用前景[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(10): 1622-1627.