镁合金外支架应用于牙移植的生物力学性能分析及促进移植牙愈合的实验研究

Dental rehabilitation with tooth transplantation is a hot topic in dentistry. However, the weak initial stability, low success rate and difficult operation restrained its clinical application. Adjunctive therapy with biodegradable material may provide a solution to the problems of transplanted tooth. Based on our previous study, we aim to develop an Mg-alloy external shell for transplanted tooth to enhance the initial stability, promote healing and improve success rate of tooth transplantation since the Mg-alloy has the advantage of good processability, bone formation promotion and steady degradation in vivo. The Mg-alloy external shell has a threaded external surface and is interlocked with the root of the transplanted tooth. In this project, firstly, the finite element analysis and biomechanical test will be performed to evaluate the biomechanical property of the Mg-alloy external shell, which is intended to be a reliable support in the initial stage of tooth transplantation. Secondly, the cellular and molecular biology methods will be used to evaluate the effects of degradation products of Mg-alloy on the physiological characteristics of osteoblast and osteoclast. And the promoting effect of Mg-alloy on bone formation will be evaluated. Finally, the animal model with tooth transplantation will be used to observe the degradation of Mg-alloy external shell and the replacement of newly formed bone in vivo. The healing promotion effect and biomechanical property of Mg-alloy external shell will be evaluated. This project will provide certain evidence for clinical application of Mg-alloy external shell.

应用牙移植进行牙缺失的修复是口腔医学领域关注的难题，目前尚存在移植牙初期稳定性差、成功率低、临床操作难度大等问题。采用生物降解材料进行辅助治疗有望解决牙移植在临床中存在的问题。本项目基于前期工作基础，针对牙移植中的突出问题，拟利用镁合金易塑形、促成骨、可在体内稳定降解的优势，研制具有螺纹外表面并与移植牙牙根相嵌合的可降解外支架，辅助提高移植牙的初期稳定性，促进其远期愈合，从而提高牙移植的成功率。首先采用有限元分析结合离体实验对镁合金外支架的生物力学性能进行评价，以期使其能够作为可靠的固定支架增强移植牙的初期稳定性；随后应用细胞和分子生物学实验分析镁合金降解产物对成骨、破骨细胞生理学特性的影响，评价镁合金的促进成骨作用；最后借助比格犬牙移植模型观察镁合金外支架在体内的降解及新生骨的替代情况，评估镁合金外支架对移植牙愈合的促进作用，并对其生物力学性能进行动态分析，为其临床应用提供实验依据。

应用牙移植进行牙缺失的修复是口腔医学领域关注的难题，目前尚存在移植牙初期稳定性差、成功率低、临床操作难度大等问题。本项目利用镁合金易塑形、促成骨、可在体内稳定降解的优势，设计具有螺纹外表面并与移植牙牙根相嵌合的可降解外支架，辅助牙移植，从而提高牙移植的成功率。课题采用有限元分析结合离体实验对镁合金外支架的生物力学性能进行评价，应用细胞和分子生物学实验分析镁合金降解产物对成骨、破骨细胞生理学特性的影响，借助犬牙移植模型观察镁合金外支架在体内的降解及新生骨的替代情况。结果显示，镁合金外支架具有足够的机械强度，可以应用于牙移植的手术操作。相对于天然牙和种植牙，采用镁合金辅助牙移植，具有较理想的初期及远期生物力学性能。AZ31B镁合金降解产物对成骨细胞的生理特性有正向影响，对破骨细胞的生理特性无显著影响。经过微弧氧化处理后的镁合金具有理想的表面特性和耐腐蚀性。镁合金支架辅助自体牙再植术后初期骨结合率高于传统方法的牙再植，与种植体近似。由于镁合金的吸收与新骨的替换，骨结合率呈缓慢上升趋势，最终达到近似于种植体的骨结合率。本项目从生物力学到机械性能，从细胞水平到动物实验，对镁合金外支架的可行性及临床意义进行了初步评估，同时也发现了设计和实验中的新问题，为其进一步研究和转化提供了研究数据和重要参考。