引導(dǎo)骨組織再生術(shù)（Guided bone regeneration，GBR）是一種廣泛應(yīng)用于口腔種植外科的手術(shù)方法，通過屏障膜的放置來為新骨形成創(chuàng)造空間并保存血凝塊，同時阻止周圍軟組織的侵入，最終實現(xiàn)骨組織的再生。利用屏障膜來阻止非成骨組織對骨再生的干擾是引導(dǎo)骨再生的一個關(guān)鍵原理，那么屏障膜本身的性能將直接影響骨再生的效果。

    1.引導(dǎo)骨再生膜材料的分類

    目前，用于引導(dǎo)骨再生的膜材料主要分為四大類：人工合成的聚合物、自然來源的聚合物、金屬材料和無機化合物。

    1.1人工合成聚合物GBR膜

    用于引導(dǎo)骨再生的第一種合成聚合物是聚四氟乙烯（e-PTFE）。在修復(fù)口腔牙槽骨骨缺損時，在骨缺損內(nèi)填入Bio-Oss的骨替代物后，可用聚四氟乙烯（e-PTFE）屏障膜覆蓋骨缺損，加快骨再生。為了加強聚四氟乙烯屏障膜的機械性能，更好的引導(dǎo)骨再生，可用鈦加強的聚四氟乙烯屏障膜覆蓋缺損處，同樣能取得較好的骨再生效果。

    聚四氟乙烯被認(rèn)為是生物系統(tǒng)最具有穩(wěn)定性的聚合物之一，但是由于其不可吸收，需要二次手術(shù)取出，會給患者帶來不必要的傷害。脂肪族聚酯是人工合成聚合物的另一個分支，包括聚乳酸（PLA）、聚己內(nèi)酯（PCL）、聚乙醇酸（PGA）等，這類屏障膜具有可操作性，可加工性，可調(diào)節(jié)的生物降解性及藥物封裝能力，但其缺乏剛性和穩(wěn)定性。

    1.2自然來源聚合物GBR膜

    膠原膜是眾多引導(dǎo)骨再生膜中應(yīng)用最廣泛的自然來源的GBR膜，它主要由膠原蛋白構(gòu)成。膠原膜具有生物可吸收性、低免疫原性、可載藥性等眾多優(yōu)點，這使它能夠更好的促進傷口愈合并引導(dǎo)骨再生。但膠原膜的主要缺點是缺乏剛性，因此更適用于牙槽骨上的骨缺損，如骨開裂和骨開窗，不需要額外的固定就可以維持穩(wěn)定性。

    殼聚糖是另一種用于GBR的自然來源聚合物。該材料由葡糖胺和N-乙酰葡糖胺的共聚物制成，也可以通過甲殼素的部分脫乙酰化制成，其中甲殼素存在于甲殼類動物殼中，其作用類似于高等動物的膠原蛋白。殼聚糖具有重要的生物材料特性，包括生物相容性、生物可降解性、低免疫原性和抑菌效果。另外，藻酸鹽材料也被引入用來制作GBR膜。藻酸鹽是一種從棕色海藻中獲得且具有生物相容性的陰離子聚合物，在交聯(lián)成水凝膠后可形成與細(xì)胞外基質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)。經(jīng)實驗證實，藻酸鹽材料的GBR膜能夠促進骨缺損處的骨再生，是一種適合制作GBR膜的材料。

    1.3金屬材料GBR膜

    金屬鈦（Ti）廣泛應(yīng)用于牙科、頜面外科和整形外科。它具有良好的生物相容性，密度低、重量輕且具有較高的機械強度和剛性，同時能夠耐受高溫并抗腐蝕。臨床上常將鈦網(wǎng)與骨替代物結(jié)合使用來有效促進缺失牙槽嵴的再生。鈦合金（一般指Ti6Al4V）是以鈦為基礎(chǔ)加入其他元素形成的合金，與純鈦有著基本相同的骨結(jié)合和生物力學(xué)錨定能力，它也被引入用于治療種植體周圍骨缺損。

    鈷鉻合金（Co-Cr）也可用來作為GBR膜修復(fù)骨缺損。與純鈦和鈦合金相比，它的生物相容性較差但卻擁有優(yōu)異的機械性能。目前，鈷鉻合金主要在動物實驗中展示出了引導(dǎo)骨再生的能力，但臨床中應(yīng)用較少。

    1.4無機化合物GBR膜

    硫酸鈣（CaS）是少數(shù)幾種用于制造GBR膜的無機化合物之一。它是一種具有生物相容性、骨傳導(dǎo)性且可生物吸收的材料。硫酸鈣GBR膜通常用硫酸鈣半水合物粉末的水合物來制作，這種水合物具有可塑性并最終形成一種相對穩(wěn)定且基本不被吸收的剛性材料?；诹u基磷灰石（HA）材料的膜也可用來引導(dǎo)骨再生，其中的主要成分羥基磷灰石是一種廣泛應(yīng)用于骨修復(fù)方面的磷酸鈣材料，它與骨礦物質(zhì)類似且具有生物相容性和骨傳導(dǎo)性。相比許多其他磷酸鈣材料，羥基磷灰石更不易被吸收。

    雖然羥基磷灰石被認(rèn)為是一種相對脆弱的材料，但已有研究證明其具有足夠的機械性能，使GBR膜能夠承受來自軟組織的壓力，從而為骨再生保留空間。其他陶瓷材料，例如-磷酸三鈣（-TCP）已被納入可再吸收膜當(dāng)中，并已在體外和體內(nèi)都證實了其促成骨的作用。

    2.引導(dǎo)骨再生膜的特性

    2.1化學(xué)性質(zhì)

    對于人工合成聚合物，聚四氟乙烯（e-PTFE）的化學(xué)穩(wěn)定性保證了膜的結(jié)構(gòu)完整性和軟組織屏蔽功能，它能抵抗宿主組織的分解作用，且不會引發(fā)免疫反應(yīng)。然而，其長期暴露于口腔會導(dǎo)致微生物遷移和細(xì)菌感染，這會影響骨質(zhì)增加和骨結(jié)合。脂肪族聚酯雖具有生物可降解性，但其降解產(chǎn)物會造成嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致再生骨的吸收；同時脂肪族聚酯高降解速率降低了屏障膜行使功能的有效時間及其對缺損空間的維持能力，這可能影響骨再生的結(jié)果。然而，有研究表明成功使用聚酯基膜可在牙列缺失后維持并增加牙槽骨量。

    對于自然來源聚合物，膠原膜常來源于牛和豬的不同組織（如腱部、真皮層），它們的降解因動物來源而異。膠原膜的降解速率可能不能滿足組織再生所需的最佳持續(xù)時間，通過紫外線輻照、化學(xué)溶液（如京尼平、戊二醛）浸泡等方法可以用來增強膠原膜的機械強度并延緩它們的降解。

    殼聚糖膜也是一種可生物降解的聚合物膜，其降解速率取決于它們的分子量及制備方法。作為膠原蛋白，殼聚糖可以使用戊二醛和京尼平進行交聯(lián)。然而，由于戊二醛的毒性和京尼平過于昂貴，已提出使用三聚磷酸鈉（TPP）的離子交聯(lián)作為替代交聯(lián)方法。可吸收藻酸鹽膜在引導(dǎo)骨再生的過程中不會導(dǎo)致炎癥反應(yīng)，它通過逐漸向骨缺損處引入氯化鈣水溶液而在骨缺損處形成藻酸鹽膜，因此藻酸鹽膜可以緊密地粘附在骨缺損處而不會使膜變形，同時可以阻止結(jié)締組織通過膜與骨面之間的空隙進行滲透。

    對于金屬材料，純鈦金屬和鈦合金有著相似的表面形態(tài)形貌、相組成以及化學(xué)特性，且有動物實驗研究發(fā)現(xiàn)它們展現(xiàn)出了相同的骨結(jié)合性。和一些傳統(tǒng)合金相比純鈦和鈦合金有著相對較低的模量，且具有優(yōu)異的生物相容性和耐腐蝕性。

    鈷鉻合金（Co-Cr）是一種不可降解的材料，雖擁有較好剛性但生物相容性較弱，為骨再生的過程保存了空間，留住了血凝塊，已有動物實驗表明鈷鉻合金GBR膜能很好地促進骨再生。對于無機化合物材料，硫酸鈣（CaS）是一種安全、可吸收且具有可塑性的材料，易手術(shù)操作且成本不高。硫酸鈣（CaS）作為屏障膜阻擋周圍結(jié)締組織長入的同時，允許成骨類細(xì)胞向缺損內(nèi)遷移生長，還能增強植入物羥基磷灰石周圍骨的增殖。

    羥基磷灰石（HA）是一種具有生物相容性和骨傳導(dǎo)性但不可被生物降解的材料。羥基磷灰石（HA）與可降解材料或不可降解材料構(gòu)成的GBR膜，在體外能夠促進基質(zhì)細(xì)胞和成骨類細(xì)胞的功能活性，在體內(nèi)能夠促進骨的形成。羥基磷灰石（HA）粉末還可與生物活性離子（如鍶，銀和鋅）組合用于制備純陶瓷膜或其他類型的膜，增強其在體內(nèi)的生物學(xué)性能。

    2.2機械性能

    理想的GBR膜應(yīng)該具有足夠的剛性來承受上部軟組織的壓力，同時還應(yīng)具有一定程度的可塑性，以便易于塑造成缺陷的形狀。與其他類型的材料相比，鈦具有優(yōu)異的機械性能，其剛性可防止膜塌陷并維持空間，其可塑性允許其進行修整以適應(yīng)骨缺損的形狀，但鈦網(wǎng)的邊緣會刺激黏膜導(dǎo)致GBR膜的暴露甚至感染。

    鈦膜具有良好的空間保持能力，因此它可以用來加強聚四氟乙烯膜（PTFE）的剛性，同時聚四氟乙烯（PTFE）能在骨再生的過程中發(fā)揮穩(wěn)定性。磷酸鈣已被加入可吸收膜中以增強其機械性能，另外在聚己內(nèi)酯（PCL）和聚乳酸-羥基乙酸（PLGA）制成的膜中加入β-磷酸三鈣（β-TCP）能夠提高其機械穩(wěn)定性并增強體內(nèi)骨再生。同樣，分別在膠原和聚乙烯醇（PVA）基質(zhì)中加入β-磷酸三鈣-殼聚糖混合體和納米羥基磷灰石（nano-HA）后，它們的機械性能也得到了提高。

    2.3多孔性

    多孔性是GBR膜的一個重要特性，孔徑的大小影響GBR膜下面隱蔽空間中骨再生的程度，它被認(rèn)為與組織密閉性密切相關(guān)，并且影響著軟組織細(xì)胞的向內(nèi)生長。同時，GBR膜上的孔有利于液體、氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)和生物活性物質(zhì)向內(nèi)擴散，促進細(xì)胞的生長，這對骨和軟組織再生至關(guān)重要。然而，過大的孔徑（100至300微米）會減弱膜的細(xì)胞阻擋作用，這可能允許軟組織細(xì)胞通過膜向骨缺損處遷移，影響骨形成細(xì)胞向骨缺損處滲入和它的成骨活性。另有研究表明，膜中存在的特大孔隙（800至900微米），可以使骨移植物充分血管化，從而促進骨再生。

    2.4結(jié)構(gòu)與厚度

    對GBR膜的超微結(jié)構(gòu)評估顯示，例如：Jason膜由不同方向的膠原纖維組成，形成梳狀結(jié)構(gòu)，其特征是強大的多向連接；Collprotect膜也是膠原膜，被認(rèn)為是一種半透性膜，主要特點是開放的多孔結(jié)構(gòu)和三維結(jié)構(gòu)；對于Bio-Guide等雙層膜，上層致密層能阻擋上皮細(xì)胞侵入骨缺損，松軟多孔的下層能與組織結(jié)合引導(dǎo)骨再生；一些聚合物膜也被制成雙層形態(tài)，它的兩層是孔徑和幾何形態(tài)均不同的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，盡管其外層是大孔隙層，允許上層軟組織的整合并促進組織整合，但其內(nèi)層具有小的孔隙以阻止組織穿透但可以允許營養(yǎng)物的滲透。

    事實上，聚合物膜的設(shè)計和結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是決定其生物可吸收性和體內(nèi)骨質(zhì)增生作用的重要因素。GBR膜的厚度同樣影響著骨再生的效果。膜的厚度會影響它們在植入期間的機械性能和空間維持性能。已有實驗證明，放置較厚的膠原膜能夠更好的阻擋軟組織的向內(nèi)生長并促進骨再生。也有研究者通過在兩層膠原膜之間加入聚乳酸層（PLA）來構(gòu)建三層膜結(jié)構(gòu)來延長膜的降解周期增強其屏障作用。

    3.引導(dǎo)骨再生膜的臨床應(yīng)用

    修復(fù)牙槽骨缺損促進骨再生的方式有多種，包括GBR、Onlay植骨、Inlay植骨、牽張成骨、牙槽嵴劈開術(shù)、游離血管化自體移植和上頜竇內(nèi)提升。骨缺損的嚴(yán)重程度和缺損外形決定了修復(fù)骨缺損治療的類型、程度及預(yù)后。

    臨床研究表明，在水平骨缺損增量手術(shù)中，無論使用可吸收或不可吸收的膜，在大多數(shù)情況下GBR的結(jié)果是可以預(yù)測且成功的。MerliM等人的研究指出，在GBR中使用不可吸收的聚四氟乙烯膜（e-PTFE）有益于促進垂直方向牙槽嵴的增量；CanulloLP等人使用鈦增強的聚四氟乙烯膜（e-PTFE）結(jié)合骨填充材料來優(yōu)化垂直骨增量的效果。雖然不可吸收的GBR膜常用于垂直骨缺損修復(fù)，但UrbanIA等人的研究顯示使用可吸收的膠原蛋白膜也取得了可觀的骨增量效果。

    為了提高GBR的骨增量效果，尤其是面對有挑戰(zhàn)性的適應(yīng)癥時，JungRE等人提出將重組生長因子與GBR膜相結(jié)合來引導(dǎo)骨再生的方法；同時AmorfiniL等人的臨床研究表明，重組人血小板衍生生長因子-BB（rhPDGFBB）與可吸收膜下的骨移植材料相結(jié)合，可以明顯促進軟組織愈合，并在種植體植入1年后更好地保留了再生骨。血小板濃縮制品，包括富含血小板血漿（PRP）和富含血小板纖維（PRF），它來自患者自體的血液，含有血小板和白細(xì)胞，具有分泌不同的生長因子和細(xì)胞因子的潛能，從而加速組織再生，已被引入作為附加物與GBR膜相結(jié)合來刺激骨再生。

    4.回顧及展望

    綜上所述，以上各方面都體現(xiàn)了不同GBR膜材料在牙槽骨增量手術(shù)和種植體植入手術(shù)中所取得的成效。然而，在一些特殊的臨床情況中仍然具有挑戰(zhàn)性，特別是在垂直和晚期水平牙槽骨萎縮的情況下。在大多數(shù)臨床研究中，使用了不可吸收的聚四氟乙烯膜（e-PTFE）或可吸收的膠原膜，這些膜的演進主要來自對屏障膜功能的需求、操作的方便性和易用性的驅(qū)動。

    目前的實驗結(jié)果，證明GBR膜本身在引導(dǎo)骨再生過程中具有積極作用，而不是作為純粹的被動屏障。另一方面，尚未確定不同的GBR膜是否具有募集和激活細(xì)胞的不同潛能，以及這是否會促進不同程度的骨再生并修復(fù)骨缺損。這仍需要未來更多的研究來證實。