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間葉系幹細胞と多血小板血漿を含浸させたポリカプロラクトン-βリン酸三カルシウムのバイオスカフォールドは、歯科インプラント周囲の骨の再生を促進した
Mesenchymal stem cells and platelet-rich plasma-impregnated polycaprolactone-β tricalcium phosphate bio-scaffold enhanced bone regeneration around dental implants.
PMID: 33948811 DOI: 10.1186/s40729-021-00317-y.
抄録
背景:
骨の再生をサポートする材料を見つけることは、多くの研究者の関心事である。我々は、ポリ(ε)カプロラクトンとβリン酸三カルシウム(PCL-TCP)の複合スカフォールドが、生体適合性、生体吸収性、剛性、骨伝導性など、骨再生を適切に誘導するための望ましい特性を備えていると考えた。さらに、間葉系幹細胞（MSC）や多血小板血漿（PRP）を配合することで、骨再生を促進することができる。本研究では、MSCとPRPを負荷したPCL-TCPスカフォールドの骨再生能力を評価するために実施した。
BACKGROUND: Finding a material that supports bone regeneration is the concern for many investigators. We supposed that a composite scaffold of poly(ε) caprolactone and β-tricalcium phosphate (PCL-TCP) would entail desirable characteristics of biocompatibility, bioresorbability, rigidity, and osteoconductivity for a proper guided bone regeneration. Furthermore, the incorporation of mesenchymal stem cells (MSCs) and platelet-rich plasma (PRP) would boost the bone regeneration. We conducted this study to evaluate the bone regeneration capacity of PCL-TCP scaffold that is loaded with MSCs and PRP.
材料と方法:
ミニチュアブタ5頭に、左右の下顎前歯部に作成した6つの顎骨欠損部に6本のインプラントを埋入した。骨欠損部は、MSCとPRPを担持したPCL-TCPスカフォールド（MSC+PRP+PCL-TCP）群（n＝10）、PRPを担持したPCL-TCPスカフォールド（PRP+PCL-TCP）群（n＝10）、PCL-TCPスカフォールド群（n＝10）の3群に分けて管理した。12週間後、骨再生の評価は、フルオロクローム骨標識、μCT骨形態分析、ヒストモルフォメトリック分析を用いて行った。
MATERIALS AND METHODS: Five miniature pigs received 6 implants in 6 created-mandibular bony defects in the right and left lower premolar areas. The bony defects were managed according to the following three groups: the PCL-TCP scaffold loaded with MSCs and PRP (MSCs+PRP+PCL-TCP) group (n = 10), PCL-TCP scaffold loaded with PRP (PRP+PCL-TCP) group (n = 10), and PCL-TCP scaffold group (n = 10). After 12 weeks, the bone regeneration was assessed using fluorochrome bone labeling, μCT bone morphogenic analysis, and histomorphometric analysis.
結果:
3つのグループのいずれも，歯科インプラントの周囲の骨の再生をサポートした。しかし，MSCsとPRPを添加したPCL-TCPスカフォールド（MSCs+PRP+PCL-TCP）群は，他の2群に比べて骨表面，骨比表面，骨表面密度が有意でないほど高いことがμCT骨形態形成解析で明らかになった。組織学的には、同グループはPCL-TCPスカフォールドグループと比較して、高い骨-インプラント接触率（BIC）（p = 0.017）と新しい骨の高さの形成（NBH, mm）（p = 0.0097）を示し、統計的に有意な差があった。
RESULTS: All of the three groups supported the bone regeneration around the dental implants. However, the PCL-TCP scaffold loaded with MSCs and PRP (MSCs+PRP+PCL-TCP) group showed non-significant higher bone surface, bone specific surface, and bone surface density than the other two groups as revealed by the μCT bone morphogenic analysis. Histologically, the same group revealed higher bone-implant contact ratio (BIC) (p = 0.017) and new bone height formation (NBH, mm) (p = 0.0097) with statistically significant difference compared to the PCL-TCP scaffold group.
結論:
PCL-TCPスカフォールドは，歯科インプラント周囲の骨欠損における骨再生に適合する。さらに，MSCとPRPを組み込むことで，足場の交換速度，再生した骨の高さ，インプラントの安定性に関して，骨再生プロセスが最適化された．
CONCLUSIONS: PCL-TCP scaffold is compatible for bone regeneration in bone defects surrounding dental implants. Moreover, the incorporation of MSCs and PRP optimized the bone regeneration process with respect to the rate of scaffold replacement, the height of the regenerated bone, and implant stability.