《Journal of Functional Biomaterials》：In Vitro and In Ovo CAM Model Evaluation of Periosteum-Derived Micrografts
Rawan Almujaydil,
Conor J. McCann,
Linh Nguyen and
Francesco D’Aiuto
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本文介绍了一项利用骨膜微移植物与不同骨移植材料结合，在鸡胚绒毛尿囊膜模型中评估其促血管生成潜力的研究。该研究旨在为提升牙周组织再生效果提供新策略。结果表明，骨膜微移植物显著增强了骨移植材料的血管化，验证了其作为常规骨移植材料有效辅助手段的潜力。
在口腔医学领域，牙周炎是一个常见的“隐形杀手”，它悄无声息地侵蚀着牙齿周围的支撑结构，包括牙槽骨。尽管现代牙科在骨缺损修复方面已有很多骨移植材料可用，但一个根本性的挑战依然存在：单纯的骨粉（一种骨移植材料）放入缺损处后，如何能快速、稳定地“长”出自己的血管网络？新生的血管是输送养分、氧气和生长因子的生命线，没有良好的血液供应，再理想的骨再生材料也可能因中心区域营养不良而修复效果不佳。为了提升牙周组织修复的可靠性和效果，研究者们将目光投向了细胞治疗。其中，骨膜因其富含具有成骨潜能的细胞，成为理想的细胞来源。近年来，像Rigenera HBW这样的“椅旁”设备可以直接从少量骨膜组织中快速制备出自体的、富含活细胞的“微移植物”，为临床操作带来了便利。然而，将这些骨膜微移植物与现有的骨移植材料结合，是否能有效促进新血管生成，从而为骨再生创造更有利的微环境？这需要可靠的实验模型来验证。为此，Rawan Almujaydil, Conor J. McCann, Linh Nguyen 和 Francesco D’Aiuto 等研究人员在《Journal of Functional Biomaterials》上发表了一项研究，他们利用经典的鸡胚绒毛尿囊膜模型，对骨膜微移植物与多种骨移植材料的联合应用效果进行了评估。
为开展此项研究，研究者们主要运用了几项关键技术。首先，他们利用Rigenera HBW系统（一种“椅旁”微创设备）从三位知情同意的患者（组织样本来自UCL/UCLH生物样本库）的废弃骨膜组织中制备了骨膜微移植物。接着，他们通过流式细胞术和免疫荧光技术，对微移植物中的细胞群进行了表征，确认了其表达间充质干细胞标志物。研究的核心是鸡胚绒毛尿囊膜模型，这是一个评估血管生成的经典、微创模型。研究者将骨膜微移植物与五种不同的临床常用骨移植材料（Bio-Oss?, Bio-Oss Collagen?, Mucograft?, Fisiograft?, New Shore?）结合，植入鸡胚CAM上进行为期一周的培养。最后，他们通过光学相干断层扫描、组织学染色（苏木精-伊红染色、Masson三色染色）、免疫组化染色（检测平滑肌肌动蛋白SMA）等方法对血管生成情况进行了评价，并使用先进的图像分析软件Ikosa对血管参数（如总面积、总长度、分支点）进行了定量分析。
3.1. 从骨膜微移植物中分离供体细胞
通过流式细胞术和免疫荧光技术分析，研究人员证实了从骨膜微移植物中获得的细胞具有典型的间充质干细胞表型。这些细胞稳定表达CD90和CD105，接近半数的细胞（约48%）同时表达CD73，构成了具有再生潜力的间充质干细胞样亚群。同时，造血标志物CD45表达极低，确认了其非造血细胞来源。免疫荧光图像显示细胞具有典型的成纤维样形态，细胞核完整，表明细胞处于健康、活跃的状态。
3.2. 组织学和免疫组化
对植入不同骨移植材料（Bio-Oss?、Bio-Oss Collagen?、Mucograft?、Fisiograft?、New Shore?）的CAM样本进行组织学分析发现，与仅使用骨移植材料的对照组相比，联合了骨膜微移植物的实验组在植入物周围和内部显示出更高的血管密度、更广泛的血管浸润以及更成熟的血管结构（通过SMA染色观察平滑肌包裹证实）。
3.3. 骨膜微移植物的加入增强了骨替代材料的血管生成
这是研究的核心发现。通过CAM实验结合Ikosa软件的定量分析，结果显示，骨膜微移植物的加入显著增强了骨移植材料诱导的血管生成反应。具体而言，Fisiograft?、New Shore?和Bio-Oss?这三种材料在与微移植物结合后，与各自的对照组相比，在总血管面积、总血管长度和血管分支点这三个关键参数上均取得了统计学上的显著提升。例如，Fisiograft?+ 微移植物组在所有三项参数上都显示出极显著的增强。SMA免疫组化和光学相干断层扫描图像的定量分析结果也支持了相同的结论，进一步证实了骨膜微移植物在与生物材料支架结合时具有促血管生成效应。
研究的结论与讨论部分指出，常规的牙周再生治疗效果存在波动，而细胞疗法为此提供了有前景的替代方案。本研究首次在CAM模型中结合使用了骨膜微移植物和多种骨移植材料，并利用Ikosa软件这一人工智能平台对血管网络进行了精确、自动化的定量分析。结果一致表明，骨膜微移植物能为常用的骨移植材料提供有效的促血管生成支持，促进移植物内部的血管浸润和成熟。这提示骨膜微移植物可以作为骨移植材料的有力补充，在临床应用中，通过提供自体来源的细胞成分，有望加速骨缺损区域的血管化，为后续的骨组织形成奠定基础，从而提升牙周组织、上颌窦提升等骨再生治疗的疗效和可预测性。不过，研究也指出，未来仍需在更大规模的研究中，进一步优化微移植物的获取、与支架的整合方案，并在更复杂的动物模型中验证其长期再生效果，以推动其走向广泛的临床应用。
