引言

• 颅颌面硬组织再生治疗是依托干细胞组织工程的生物治疗手段
• 临床方案因免疫伦理、干细胞使用、支架材料和细胞因子问题无法统一
• 专家共识针对术语、适用要求、应用及问题进行讨论并提出细化方案

颅颌面硬组织再生相关的术语和定义

• 种子细胞：有自我复制和多向分化潜能的细胞，如间充质干细胞
• 生物支架：为细胞生长等提供物理支持的三维样式，具生物相容性与可降解性
• 生物活性分子：调控组织再生的分子，如生长因子、细胞因子等
• 骨再生：促进新骨生成修复骨缺损或增强骨功能的过程
• 颅颌面硬组织缺损：由多种因素引起的结构性缺失或功能性障碍
• 骨修复材料：填充骨缺损、支持骨再生的材料
• 4D 打印：在 3D 打印基础上加时间维度，材料可随时间可控改变

组织工程再生技术开展的基本必备条件

开展临床前研究跟临床研究的必备要求

• 医院：具备相关科研资质，接受审查获批许可，配备先进设备和设施
• 人员：具备专业资质和经验，医师有手术和治疗水平，实验室人员掌握相关技术
• 细胞及相关产品：在规范环境制备，操作严格无菌，符合质量标准，存储按法规

受试者、患者的治疗前必备条件

• 纳入标准：年龄 18 - 70 岁，无严重全身性疾患，不吸烟酗酒，重度牙周炎经治疗口腔卫生良好，知情同意
• 排除标准：多种严重疾病、无法配合治疗、恶性肿瘤相关情况、对相关物质过敏等

组织工程再生技术的主要临床应用情况

牙髓再生

• 牙髓再生对于颅颌面硬组织的重要意义：牙髓损伤后，再生可保留牙齿活力和强度
• 牙髓再生的支架、细胞及生长因子选择
  • 支架：天然和合成材料广泛应用，如胶原蛋白等天然衍生物质、脱细胞外基质、牙本质基质、合成聚合物、纳米纤维海绵状微球、电纺纤维、水凝胶等
  • 细胞：脱落牙齿干/祖细胞、牙周韧带干/祖细胞、牙髓干细胞和牙囊干/祖细胞
  • 生长因子：分两步趋化细胞归巢，多种生长因子联合促进血管生成、神经支配和组织再生
• 牙髓再生过程中支架、细胞的制备及保存
  • 支架：可使用自体血小板浓缩物制备
  • 细胞培养及保存：在符合规范设施中分离、培养和扩增，采用三维球状体培养系统，人血液衍生物替代胎牛血清，冻存面临冷冻保护剂和安全问题
• 一般流程
  • 入选标准：遵守临床试验管理规范，筛选合适患者并签署知情同意书
  • 方法：去除龋坏组织，根管准备，冲洗，药物浸润，双重密封，移植细胞 - 支架复合物，封闭和修复
• 安全性评估及术后随访
  • 随访时间：移植后 1，2，4，12，24，28，32 周
  • 评估指标：记录不良事件，进行多项检查，判断是否达到目标

牙周再生

重要意义

• 牙周组织连接牙齿与颌骨，受口腔微生物炎性刺激，缺损可能导致牙齿掉落，影响身心

支架、细胞和生长因子的筛选

• 种子细胞：牙周膜干细胞、骨髓间充质干细胞、脂肪间充质干细胞、诱导多能干细胞，能分化成多种细胞带动再生
• 支架：天然材料如胶原蛋白、透明质酸；合成材料如聚乳酸羟基磷灰石、聚己内酯、聚乳酸、聚乙醇酸，模拟自然架构提供生长环境
• 生长因子：骨形态发生蛋白、转化生长因子、成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子，推进细胞增殖、分化和细胞外基质合成，部分获FDA审批但未用于牙周治疗

一般流程

• 术前准备：评估患者口腔健康状况，进行影像学和全身检查，患者清洁消毒口腔
• 移植时机：急性炎症发作期不宜移植，稳定期判断标准为牙龈红肿减轻、探诊出血减少、牙齿松动度改善、影像学显示牙周硬骨板或牙槽骨边缘变致密
• 移植方法：切开组织去除病变组织，植入移植物，缝合并使用牙周塞治剂保护术区
• 术后评估：牙龈炎症、探诊深度、探诊出血减少，牙齿松动度和临床附着水平改善，影像学显示牙周硬骨板或牙槽骨边缘变致密，炎症相关指标降低

口腔颅颌面骨再生

意义与挑战

• 意义：促进颅颌面缺损骨组织再生可改善功能障碍
• 挑战：解剖复杂、伤口不规则、出血风险高

细胞因子的选择

• 生长因子：重组人骨形态发生蛋白2、重组人血小板生长因子、转化生长因子β、成纤维细胞生长因子和胰岛素样生长因子，骨形态发生蛋白最重要但有并发症
• 基因疗法：通过基因传输系统输送成骨基因，成骨靶向基因包括血小板生长因子、骨形态发生因子等，大部分处于动物模型阶段

生物支架

• 材料：生物陶瓷如羟基磷灰石和β - 磷酸三钙，水凝胶支架，需考量降解速率、机械性能与生物相容性
• 结构优化技术：酸蚀、光刻、等离子处理用于表面结构优化，静电纺丝、自组装、3D生物打印用于立体结构制备
• 三维打印骨再生支架：克服传统支架局限性，可构建装载细胞的三维结构，生物墨水分基于支架和无支架两类，市场产品少处于早期阶段
• 颅颌面骨再生支架的4D打印：材料可随时间变形，适合动态组织再生修复，有多种设计示例

细胞选择

• 骨髓间充质干细胞：不同来源作用有差异，颅骨来源成骨分化能力更高
• 其他间充质干细胞：脂肪干细胞、牙周韧带干细胞、牙龈间充质干细胞有骨再生潜力，诱导多能干细胞降低免疫排斥但有致瘤风险

总结

• 骨再生医学需选择合适生物材料，建立完整应用标准
• 3D打印可制造适合骨缺损的模板，但存在精度低、耗时长问题，4D打印有望发挥重要作用
• 颅颌面骨组织工程面临剂量反应和毒性筛选、分子机制揭示等挑战