賴泓璋 醫師
汐止蒔美院長／三重蒔美主治醫師／板橋蒔美主治醫師
本篇論文導讀將帶你一起來看這六種表面的「鈦、純鋯、鈦鋯合金植體」對巨噬細胞行為的影響，還有與牙齦纖維母細胞交互作用之結果，對於傷口癒合的幫助。
Macrophage behavior and interplay with gingival fibroblasts cultured on six commercially available titanium, zirconium, and titanium-zirconium dental implants.
Wang Y, Zhang Y, Sculean A, Bosshardt DD, Miron RJ
六種不同表面之鈦、純鋯、鈦鋯合金植體對巨噬細胞行為的影響及與牙齦纖維母細胞交互作用之結果
研究目的：
植體植入後會引發宿主免疫組織的反應，巨噬細胞(Macrophage)作為免疫系統的重要組成部分，在不同的微環境下，可極化為促發炎反應的M1型(M1 macrophages)或抗炎、促組織修復的M2型(M2 macrophages)。
因此，本研究之目的有二：其一是評估不同植體表面對巨噬細胞行為的影響，其二，評估以上結果對軟組織細胞的影響。
方法與材料：
本次研究所採用的植體均來自士卓曼植體系統(Straumann AG)，分別以純鈦(Ti)、純鋯(ZLA)和鈦鋯合金(Ti-Zi)製成，並具備不同表面形貌(topographies)與化學組成(chemistries)。總計共以下六種不同表面的植體進入研究：(1) 拋光鈦表面 (Ti PT) (2)SLA鈦表面(Ti SLA) (3)改性SLA®鈦表面（Ti modSLA) (4) SLA 鈦鋯合金 (Ti-Zi SLA) （5) 改性SLA®鈦鋯合金(Ti-Zi modSLA) (6) 純鋯(ZLA)。[註1]
在第一個實驗中，研究者評估六種不同植體表面對巨噬細胞黏附(adhesion)、增殖(proliferation)以及向M1或Ｍ2表型極化(polarization)的影響。隨後，收集在六種表面上培養的巨噬細胞作為條件培養基(conditioned media, CM)，與小鼠牙齦纖維母細胞(gingival fibroblasts)共培養，評估對促進膠原蛋白合成的影響。
註1:SLActive®為「modSLA」或「改性SLA®」之商用名稱。SLActive®經常以兩種命名出現於醫學期刊內。
研究結果：
- 結果顯示，巨噬細胞在六種植體表面上有相近的黏附與增殖水平（見圖 1、2）。然而，親水性modSLA®表面(SLActive®)可透過降低巨噬細胞中促發炎因子 TNF-α、IL-1、IL-6 的基因表現，減少促發炎反應，並提升Ｍ2巨噬細胞中抗炎、促組織修復因子 IL10的分泌，以達到促進組織修復的作用（見圖 3）。
- 將牙齦纖維母細胞在六種植體表面上單獨培養或與源自巨噬細胞的條件培養基 (CM) 合併培養。4或8小時後，測量其細胞黏附情形，結果顯示，與CM合併培養的組別大多能顯著提升牙齦纖維母細胞的黏附(見圖4)。最值得關注的是，親水性鈦與鈦鋯合金表面(SLActive®)能最能顯著增加纖維黏連蛋白(fibronectin)、一型膠原蛋白(collagen 1)、與促組織修復因子 TGF-β 之基因表現。(見圖5)
▲圖1: 不同表面對巨噬細胞黏附的影響，4小時後(a圖)與8小時後(b圖)結果。雖然發現各表面有相近的黏附水平，然而，已可在改性SLA®鈦表面觀察到最多的細胞數量[註2]。這樣的傾向在3天後及5日後更明顯(見圖 2)。
▲圖2:不同植體表面對巨噬細胞增殖程度的影響，培養1天、3天、5天後的結果。培養3天及5天後，在modSLA親水表面觀察到最多的細胞數目。[註3]
▲圖3：巨噬細胞在六種不同植體表面培養 3 天後，發炎相關基因 mRNA 表現。結果顯示，親水改性表面modSLA 可透過減少促發炎因子TNF-α(圖a)、IL-1（圖b)、IL-6(圖c)的表現，降低促發炎反應，並提升Ｍ2促組織修復因子(圖d)IL-10的mRNA表現。[註4]
▲圖4：植體形貌、材質、化學組成及條件培養基對牙齦纖維母細胞黏附的影響，圖為培養4小時後(圖a)與培養8小時後的(圖b)的結果。儘管植體的形貌、材質、化學組成具備差異性，CM大致上能提升牙齦纖維母細胞的黏附。[註5]
▲圖 5:在六種表面單獨培養牙齦纖維母細胞及與源自巨噬細胞的條件培養基(CM)合併培養， 3 日後FN1(圖a)、COL1a(圖b)、TGF-β(圖Ｃ)的mRNA表現。最值得注意的是，CM在親水性表面上(modSLA)能顯著提升COL1(圖b)的mRNA表現水平。[註6]
結論：
- 本研究發現，植體表面形貌與化學特性顯著影響巨噬細胞行為。最值得注意的是，將純鈦或鈦鋯合金植體改質為親水性表面，能誘導巨噬細胞分泌促組織修復因子。而後續當源自於巨噬細胞的CM，與牙齦纖維母細胞共同培養時，親水性表面亦有利於牙齦纖維母細胞行為。且無論植體是由哪種材質製成(鈦、鈦鋯或純鋯)對巨噬細胞的極化作用及牙齦纖維母細胞行為的影響都不大。
- 上述結果告訴我們，無論植體採用何種材質製成，調整其表面的親水性皆有助於軟組織整合，利於促進膠原蛋白合成、提供軟組織整合較理想的微環境。
