医用材料生物学础－蔡伟第四章植入材料与细胞作用界面.ppt

医用材料生物学基础 第四章 植入材料与细胞作用界面 4.1 基本概念和内涵 4.2 材料与细胞界面结合形式 4.3 材料与细胞界面关系 4.4 材料与细胞界面基本理论 4.5 材料与细胞界面检测与评价 （2）骨结合界面的细胞关系 一般认为，骨传导性生长形式是指材料植入骨内后，以接触传导作用产生骨结合，若材料与骨的距离大，不接触，这种骨结合界面形成很慢，甚至难以形成，只有材料与骨相接触或存在微小间隙时，材料通过血液、组织液的细胞作用，获得初步的细胞结合界面，再与骨之间产生骨细胞吸附、生长和结合，最后形成良好的骨结合界面。 材料与细胞界面关系--骨细胞界面关系 （2）骨结合界面的细胞关系 这种生长形式的出现，多系植入材料具有大量的磷钙成分和结构，如生物医学玻璃、玻璃陶瓷、磷灰石陶瓷以及磷酸钙等，由于这些成分和结构，与骨的无机成分和结构相类似，亲骨性能好，骨细胞的形成和吸附快，骨结合界面稳定、牢固。 材料与细胞界面关系--骨细胞界面关系 （2）骨结合界面的细胞关系 骨诱导生长形式是指材料种植入骨内后，无论材料与骨的间隙大小，都能诱发骨的活性，并加速新骨形成，更重要的是，即使这种材料植入到肌肉组织内也能使周围的肌肉组织诱导成骨。发生这种特殊现象的原因，往往是因为生物医学材料中含有骨诱导因子(又称骨诱导蛋白，bone morphogenetic protein简称BMP)。 材料与细胞界面关系--骨细胞界面关系 （2）骨结合界面的细胞关系 在1965年美国加利弗利亚大学M．R．Urixt等人首次报道了采用特殊处理的脱钙骨植入骨内后，能加速新骨形成，当植入到肌肉内后，同样发现材料的周围仍然也能形成新骨。到1968年对这一现象又有了新的认识，从脱钙骨中分离出了BMP，而且还证实了BMP是一种低分子量的多肽物质。 材料与细胞界面关系--骨细胞界面关系 （2）骨结合界面的细胞关系 最近，宾夕法利亚大学的研究人员还发现，BMP1因子位于第八对染色体上，BMP2因子位于第二十对染色体上，BMP3因子位于第四对染色体上。BMP既能与骨基质中的胶原和羟基磷灰石相结合，又能刺激脱氧核糖核酸(DNA)的合成和细胞复制，并通过未分化的间质细胞膜或细胞浆内受体的作用，诱使纤维细胞分化为软骨细胞和骨细胞，最后形成新生骨，而新生骨形成量与材料中所含的BMP量成正比。 材料与细胞界面关系--骨细胞界面关系 （2）骨结合界面的细胞关系 如果将这种材料植入骨内后，既存在骨传导生长，又存在骨诱导生长作用。通过实验也证明了，凡含有骨诱导物质的材料植入骨内都可能发挥同种效果。因此，研究材料与骨细胞界面的关系中，存在骨接触与骨结合两种界面关系，在骨结合界面的形成方式上又存在骨传导生长与骨诱导生长两个概念，弄清这些概念，对今后的界面研究具有非常重要的指导意义。 材料与细胞界面关系--骨细胞界面关系 4. 软组织细胞界面关系 在研究生物医学材料与细胞界面的关系中，与软组织细胞的关系，主要是指作为人工牙根的生物医学材料植入颌骨内后，材料与牙龈组织的相互关系问题。由于目前的人工牙根植入后，还不能达到像天然牙与牙龈组织的结合关系，这已成为世界各国讨论的中心议题。 材料与细胞界面关系 4. 软组织细胞界面关系 首先，天然牙与龈组织之间存在着紧密的结合上皮，龈纤维形成环状封闭状态，既能保证这种结合不受外来的机械性损伤，又能完全隔绝与口腔的感染通道，从而获得安静稳定的环境条件。同时天然牙颈部表面能与上皮内层细胞形成连续性结构，在牙釉质与牙本质的交界处，构成了完整的龈沟底，其间还存在100?厚度的多糖类和蛋白质的复合基底层，而形成了一种生理性营养界面，使这种结合保持着生理性状态。 材料与细胞界面关系 4. 软组织细胞界面关系 而植入体颈部除了需要以上的纤维性附着和上皮结合外，还需与植入体体部形成相连接的骨性结合，这样就出现了三种形式的结合，其界面的关系更加复杂、更加难以解决。研究表明，虽然植入体颈部的结合上皮以及渗出液的成分与天然牙结合界面相似，但其细胞间间隙比较大，细胞间的结合机构比较少，所形成的结合界面不佳。 材料与细胞界面关系 4. 软组织细胞界面关系 另外，植入体颈部与牙龈组织基底层之间所在的上皮细胞的细胞膜，虽然也存在桥粒和半桥粒的结合形式，但是连接层很薄而不完全，再加上植入体周围上皮组织的胶原纤维的方向，不像天然牙周纤维那样的排列，而且也没有天然牙周组织的龈纤维和夏伯氏纤维那种结合。所以，不仅是植入体颈部的纤维性附着和上皮结合非常弱，而且还可能因上皮向植入体体部移行，影响体部与骨组织的结合。这就是植入体颈部与牙龈组织难以结合的原因。 材料与细胞界面关系 4. 软组织细胞界面关系