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紫外光催化种植体对2型糖尿病大鼠种植体周围骨结合的影响

作　者: 焦铁军
导　师: 宋应亮
学　校: 第四军医大学
专　业: 口腔医学
关键词: 种植紫外光催化亲水性含碳有机物 2型糖尿病骨结合
分类号: R783.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

种植义齿已成为当今缺牙患者最理想的修复方式。但患有全身系统疾病的患者在接受种植义齿治疗时还存着一定的风险，尤其是糖尿病患者。主因种植体与骨的结合率低，骨结合延缓，最终可导致种植体骨结合失败。目前，全球糖尿病（Diabetesmellitus，DM）的患病率持续增高，已达6.4%以上，且患病人群的年龄分布也越来越低。我国的糖尿病患病率已达到了9.7%，其中90%以上为2型糖尿病患者（Type2diabetes mellitus，T2DM）。牙周炎是糖尿病并发症之一，其更易导致患者缺牙。因此，渴望通过种植义齿恢复缺牙的糖尿病患者越来越多。如何满足糖尿病患者人群对种植义齿治疗的需求，提高种植体骨结合率及成功率，一直是全球学者研究的热点和难点。最新研究表明，种植体表面随时间的延长会由生物活性变为生物惰性，而紫外光催化处理可以重新恢复钛种植体表面的生物活性，促进成骨细胞的增值、分化、蛋白吸附和细胞黏附，从而能够提高种植体骨结合。本课题将紫外光催化处理的种植体应用于构建完成的2型糖尿病大鼠动物模型，以观察紫外光催化处理的种植体对种植体周围骨结合的影响，评价其是否能改善2型糖尿病大鼠的种植体骨结合，为临床上应用紫外光催化处理的种植体来提高2型糖尿病缺牙患者的种植体骨结合率及成功率提供新思路及实验基础。主要实验方法和结果：1.实验钛样表面的紫外光催化处理及表面特性分析方法：64枚钛种植体和32枚钛片经微弧氧化（MAO）粗化处理后，电镜下观察其表面形貌，并黑暗储存四周，随机选取32枚种植体和16枚钛片经紫外光照处理48小时，剩余的32枚种植体和16枚钛片未经紫外光照处理。种植体和钛片的紫外光催化处理采用15W紫外光杀菌灯（航云牌，北京），光照强度：0.05mW/cm~2（λ=360±20nm）和2mW/cm~2（λ=250±20nm）。16枚钛片经紫外光催化处理后随机分为两组（每组8枚），分别对钛片的表面亲水性及表面化学成分进行测试评估。亲水性的测试是通过测量试样表面液滴的接触角；表面化学成分采用X射线光电子能谱（XPS）检测，对表面元素C、O、Ti含量的变化进行分析。结果：种植体和钛片经MAO处理后表面变粗糙，形成类似火山口样微孔结构。经紫外光催化处理的钛片与未经紫外光催化处理的钛片相比，接触角从82±3变为0°；表面化学成分中C元素的含量下降，而O和Ti元素的含量上升。2.紫外光催化种植体对2型糖尿病大鼠种植体周围骨结合的影响方法：36只9周龄健康雄性SD大鼠，经高脂高糖饲料喂养4周后，一次性腹腔注射链脲佐菌素（STZ）(30mg/kg)，七天后剪尾取末梢血测量血糖，以随机血糖>16.7mmol/L为造模成功的标准，最终获得32只建模成功的SD大鼠。将建模成功的32只2型糖尿病SD大鼠，随机分为实验组（紫外光催化处理种植体组16只）和对照组（未经紫外光催化处理种植体组16只）。将32枚经紫外光催化处理的种植体和32枚未经紫外光催化处理的种植体分别植入实验组和对照组大鼠的双侧胫骨近骺端。术后4、8周时处死、取材，每个时间点每组取材8只大鼠，获得16个带种植体的胫骨标本，8个标本用80%酒精固定，行Micro-CT扫描重建，并对骨参数进行分析，比较两组间的差异；其余8个标本置于10％中性甲醛溶液固定7d，经过脱水、包埋、切片处理，获得厚约40μm包含种植体的不脱钙硬组织切片。进行丽春红三色法染色分析并测量骨-种植体接触率（BIC）。同时对硬组织切片喷金，行SEM观察和线性EDS分析，观察比较两组大鼠的骨-种植体界面接触情况的差异。结果：（1）36只建模的SD大鼠，剔除4只血糖水平未达标准（随机血糖>16.7mmol/L）的SD大鼠，最终获得32只建模成功的2型糖尿病SD大鼠，注射STZ7天后，对SD大鼠血糖进行测量，血糖值范围为20.21±0.31mmol/L。造模成功的SD大鼠体重明显升高。实验过程中大鼠血糖水平维持在稳定的状态，无死亡。（2）Micro-CT结果：扫描重建结果显示术后4、8周时，实验组较对照组种植体周围骨质沉积多，骨小梁排列规则且连续。骨小梁参数统计分析显示：种植体植入4周时，实验组较对照组相比，Tb.Th、BS/BV均明显增高(P＜0.05)，而Tb.Sp明显降低(P＜0.05)；植入8周时，实验组较对照组相比，Tb.N、BS/BV、BV/TV均明显增高（P＜0.05），而Tb.Sp明显降低(P＜0.05)。（3）硬组织切片丽春红三色染色结果显示：术后4、8周，实验组较对照组种植体周围骨结合范围广，周围骨密度高，骨小梁排列较规则且连续。4周时，骨-种植体接触率（BIC）（%）对照组为41.7±2.4，实验组为61.1±2.5（P<0.05）；8周时，对照组为48.8±2.5，实验组为71.7±4.2（P<0.05）。4、8周时，BIC实验组均明显高于对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。（4）SEM观察和线性EDS分析表明：实验组种植体与成熟骨组织直接接触，中间无软组织介入；对照组种植体与骨结合不紧密，中间有软组织介入。研究结论：（1）MAO处理的钛片，经紫外光照催化处理后，表面由疏水性变为亲水性；XPS分析结果表明，钛片表面在经紫外光催化处理后，表面吸附的碳氢化合物的量减少，紫外光催化处理可将钛表面的含碳污染物去除。（2）紫外光催化处理的种植体可提高2型糖尿病SD大鼠种植体骨结合率以及周围骨组织密度，促进种植体周围骨结合。为今后临床上应用紫外光催化的种植体来提高2型糖尿病缺牙患者的种植成功率奠定了实验基础。

紫外光催化种植体对2型糖尿病大鼠种植体周围骨结合的影响

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