幹 細 胞 併 合 血 小 板 纖 維 蛋 白 應 用 於 骨 折 之 修 補 與 再 生 (Ι) 林 思 緯 府 城 宏 郭 宗 甫 ( 國 立 台 灣 大 學 獸 醫 學 系 ) 在 全 世 界 有 許 多 動 物 都 因 外 傷 或 疾 病 而 患 有 骨 缺 損 一 般 骨 腫 瘤 切 除 術 和 大 規 模 創 傷 性 骨 質 流 失 導 致 的 大 範 圍 骨 缺 損 無 法 使 其 自 主 再 生, 而 小 的 骨 缺 損 可 以 自 行 癒 合, 大 的 缺 損 必 須 透 過 人 為 的 介 入 來 使 其 再 生 要 建 立 這 樣 的 一 個 組 織 再 生 工 程 須 包 括 了 支 架, 細 胞 和 生 長 因 子 每 一 個 元 素 本 身 都 有 能 力 促 進 組 織 再 生 的 能 力, 但 是 透 過 結 構 製 作 和 各 項 元 素 的 組 合 可 以 達 到 更 有 效 的 成 果 現 今 已 經 有 多 種 生 物 材 料 被 應 用 在 骨 組 織 再 生 的 領 域, 例 如 幹 細 胞 和 富 含 血 小 板 濃 縮 物 將 會 再 進 一 步 的 討 論 與 胚 胎 幹 細 胞, 多 潛 能 性 幹 細 胞 和 骨 母 細 胞 相 比, 間 葉 幹 細 胞 擁 有 的 特 性, 包 括 了 可 以 自 我 更 新 並 且 分 化 成 多 個 細 胞 譜 系, 這 個 強 大 的 治 療 潛 力 和 組 織 修 復 能 力 使 其 成 為 最 適 合 應 用 於 骨 組 織 再 生 工 程 中 富 血 小 板 纖 維 蛋 白, 由 Choukroun 等 研 究 人 員 在 法 國 開 發 出 來, 屬 於 第 二 代 血 小 板 濃 縮 物 可 廣 泛 用 於 增 加 軟, 硬 組 織 癒 合 富 含 血 小 板 纖 維 蛋 白, 透 過 簡 化 製 備 無 需 生 化 修 改 和 較 低 的 成 本, 因 此 有 較 好 的 優 勢 PRF 本 身 是 可 塑 的, 可 以 形 成 強 的 纖 維 蛋 白 網 絡, 並 誘 導 膠 原 蛋 白 的 合 成 和 骨 形 成, 透 過 逐 漸 釋 放 細 胞 因 子 和 生 長 因 子 來 進 一 步 達 到 長 時 間 骨 再 生 的 效 果 PRF 也 含 有 大 量 白 細 胞 和 細 胞 因 子 的 自 體 血 纖 維 蛋 白 基 質 可 作 為 大 支 架 和 生 長 因 子, 並 與 MSC 具 有 協 同 作 用 自 體 富 血 小 板 纖 維 蛋 白 的 應 用 程 序 可 以 呈 現 增 強 癒 合 和 功 能 恢 復 的 新 的 可 能 性 儘 管 PRF 和 幹 細 胞 或 單 獨 的 PRF 在 骨 組 織 癒 合 過 程 的 任 一 組 合 證 實 具 有 顯 著 的 效 果, 但 在 小 動 物 的 臨 床 應 用 還 沒 有 很 大 程 度 上 的 應 用 因 此,PRF 和 幹 細 胞 的 再 生 還 需 要 涉 及 大 量 的 受 試 者 的 研 究 來 評 估 進 一 步 臨 床 上 的 成 效 ( 一 ) 簡 介 骨 頭 的 胚 胎 發 育 有 兩 種 起 源, 一 種 是 膜 性 骨 化, 另 外 一 種 是 軟 骨 內 骨 化 一 般 骨 間 接 癒 合 建 立 在 軟 骨 內 骨 化, 在 骨 折 發 生 後, 骨 折 斷 面 先 形 成 血 腫, 吸 引 嗜 中 性 球 巨 噬 細 胞 及 嗜 骨 細 胞 到 此 處 來 移 除 壞 死 受 損 組 織, 接 著 進 入 炎 症 期 刺 激 細 胞 分 裂 和 血 管 生 長, 在 修 復 期 時, 先 形 成 軟 骨 痂, 在 進 一 步 透 過 軟 骨 內 骨 化, 形 成 硬 骨 痂, 最 後 進 入 重 建 期, 透 過 破 骨 細 胞 吸 收 及 骨 母 細 胞 沉 積 的 平 衡 加 上 Wolff 定 律 哈 氏 系 統 重 建 的 骨 骼 重 塑 來 達 到 全 面 的 骨 折 癒 合 [1][25]
(K. Arvidson, et al 2011) 而 骨 折 直 接 癒 合 為 哈 維 氏 重 塑 同 步 癒 合 與 重 建 斷 端, 不 經 過 骨 痂 及 重 塑 的 癒 合 過 程, 進 一 步 透 過 膜 性 骨 化, 來 完 成 骨 頭 的 癒 合 骨 頭 在 斷 裂 破 損 後 的 修 補 是 經 由 一 連 串 細 胞 和 分 子 的 反 應 來 達 到 骨 頭 新 生 而 這 一 連 串 的 骨 頭 生 成 反 應 由 以 下 步 驟 進 行 ; 最 初 由 間 葉 組 織 裡 的 細 胞, 又 稱 mesenchym cell 加 上 其 他 細 胞 的 聚 集 和 分 化, 再 來 是 細 胞 外 基 質 的 形 成 和 鈣 化 結 構, 加 上 周 圍 或 全 面 性 的 重 塑 過 程, 這 些 過 程 都 由 生 長 因 子 所 調 控 [1] 而 這 些 生 長 因 子 有 很 多, 如 interleuki-1 可 以 開 起 整 個 骨 癒 合 的 反 應,transforming growth factor(tgf) platlet derived growth factor( PDGF) 作 用 是 誘 導 和 趨 化 間 葉 幹 細 胞 和 骨 原 始 細 胞 引 導 的 增 生 和 分 化, 進 一 步 形 成 細 胞 外 基 質 來 達 到 軟 骨 和 硬 骨 生 成, 其 他 還 有 血 管 生 長 因 子 等 等 (Jose A. Andrades, et al 2011)[13]
上 圖 為 一 張 組 織 工 程 三 要 素 (Tissue Engineering Triad) 及 其 內 含 成 份 的 示 意 圖 一 個 好 的 骨 癒 合 是 需 要 scaffold, living cell, 血 管 新 生 和 生 物 性 的 活 化 分 子 相 互 的 配 合 來 達 到 最 佳 修 補 和 再 生 的 效 果 目 前 的 理 論 認 為 理 想 的 骨 組 織 再 生 應 使 用 具 骨 傳 導 之 生 物 材 料 (biomaterial) 來 做 為 scaffold 常 見 的 有 biopolymer, 磷 酸 鈣 hydroxyapatite(hap) 及 硫 酸 鈣 (calcium sulfate) 等 等, 適 當 的 scaffold 可 以 支 持 細 胞 的 定 植 colonization, 移 動 和 生 長 支 架 必 須 要 符 合 三 個 條 件, 第 一 是 支 架 必 須 提 供 一 個 正 確 的 解 剖 構 造 和 維 持 一 個 解 剖 空 間 作 為 骨 再 生 之 用 第 二 支 架 必 須 有 物 理 性 的 支 撐 能 力, 最 後 支 架 應 該 要 可 以 加 強 這 些 生 物 因 子 的 再 生 能 力 再 來 是 具 骨 誘 導 之 生 長 因 子 (growth factor), 這 些 常 見 的 有 cytokine,gene inducer 或 是 bone morphogenetic protein BMP-2, 可 以 用 來 促 進 細 胞 的 增 值 和 分 化, 以 及 具 造 骨 能 力 之 細 胞 (osteogenic cells), 常 見 的 就 有 stem cell [13] 自 體 骨 移 植 因 具 有 osteogenic,osteoconductive,osteoinductive, 以 及 較 小 的 感 染 可 能 性 或 免 疫 問 題 因 此 他 們 往 往 被 用 來 治 療 骨 不 癒 合 nonunion, 骨 再 生 不 良 的 情 況 主 要 骨 缺 損 或 不 癒 合 骨 折 等 等 通 常 可 能 需 要 植 骨 來 填 補 缺 陷, 骨 移 植 可 以 填 補 缺 損 空 間, 並 提 供 支 持, 增 強 生 物 修 復 缺 損 的 能 力 一 般 自 體 骨 移 植 具 有 很 多 優 點, 但 是 使 用 自 體 移 植 物 也 有 很 大 的 缺 點, 其 中 包 括 有 限 的 可 用 性 和 品 質 參 差 不 齊, 感 染 可 能 性, 手 術 時 間 較 長 和 出 血, 捐 贈 部 位 的 慢 性 疼 痛, 和 較 高 的 成 本 加 上, 自 體 移 植 物 的 量 是 有 限 的 為 了 克 服 這 些 缺 點, 最 近 的 許 多 研 究 都 集 中 在 發 展 新 型 的 骨 移 植 替 代 過 去 幾 十 年 傳 統 骨 移 植 因 此 新 的 生 物 材 料 血 小 板 和 幹 細 胞 以 及 骨 粉 的 應 用 就 是 一 個 支 架 合 併 活 細 胞 和 生 長 因 子 的 最 好 的 骨 再 生 材 料 現 在 已 經 開 始 慢 慢 的 廣 泛 應 用 使 用 在 骨 頭 再 生 工 程 的 細 胞 選 擇 上 主 要 有 這 四 大 種 類, 分 別 為 造 骨 細 胞 胚 胎 幹 細 胞 誘 導 性 多 功 能 幹 細 胞 和 間 葉 幹 細 胞, 他 們 都 有 助 於 骨 頭 再 生 的 能 力 首 先 造 骨 細 胞 本 身 就 存 在 於 一 般 骨 頭 裡 面, 因 此 被 認 為 是 做 為 骨 再 生 工 程 一 個 很 好 的 選 擇, 但 是 由 於 造 骨 細 胞 存 在 數 量 有 限, 增 值 速 度 慢 ; 反 觀 幹 細 胞 擁 有 造 骨 細 胞 沒 有 的 特 質, 因 此 幹 細 胞 變 成 為 很 好 的 選 擇 雖 然 胚 胎 幹 細 胞 有 很 好 的 骨 頭 再 生 能 力, 但 因 為 免 疫 排 斥 以 及 有 形 成 畸 胎 瘤 可 能 性, 加 上 一 些 道 德 上 的 考 量 所 以 較 少 被 使 用 基 於 胚 胎 幹 細 胞 骨 再 生 特 質, 科 學 家 嘗 試 製 作 出 類 胚 胎 幹 細 胞 的 幹 細 胞, 也 就 是 誘 導 多 功 能 幹 細 胞 它 具 有 可 能 分 化 成 不 同 細 胞 譜 系 的 能 力, 但 是 最 大 的 缺 點 就 是 對 載 體 有 特 異 性, 所 以 難 以 廣 泛 使 用 在 不 同 的 個 體 上 [18] ( 二 ) 間 葉 幹 細 胞 間 葉 幹 細 胞 最 早 是 由 德 國 病 理 學 家 Cohnheim 提 出 在 1966 和 1963 分 別 由 兩 位 學 著 確 認 間 葉 幹 細 胞 具 有 osteogenic 和 chondrogenic 分 化 的 潛 力 間 葉 幹 細 胞 本 身 是 來 自 於 骨 髓 非 造 血 細 胞 這 些 細 胞 具 有 兩 個 重 要 的 能 力 : 潛 在 的 長 時 間 自 我 更 新, 並 能 夠 分 化 多 個 細 胞 譜 系 間 葉 幹 細 胞 在 其 表 面 上 表 現 了 多 種 不 同 的
抗 原, 其 中 包 括 了 Stro-1 CD105 CD29 CD44 CD71 CD90 CD106 等 等 除 了 在 骨 髓 之 外, 間 葉 幹 細 胞 也 存 在 於 多 種 不 同 的 組 織 當 中 [13] (Jose A. Andrades, et al 2011) 上 圖 很 清 楚 地 說 明 了, 間 葉 幹 細 胞 可 以 從 成 人 骨 髓 脂 肪 肌 肉 等 組 織 分 離 出 來 在 胎 兒 可 以 從 骨 髓 肝 肺 胎 盤 中 分 離 出 來 他 獨 特 的 分 化 特 性 可 以 使 它 分 化 成 多 種 不 同 的 中 胚 層 細 胞 如 骨 細 胞 脂 肪 細 胞 基 質 細 胞 等 等, 近 年 來 更 有 研 究 發 現 間 葉 幹 細 胞 可 以 有 效 的 分 化 成 神 經 細 胞 [13] 一 般 間 葉 幹 細 胞 在 骨 髓 抽 取 時 的 量, 只 構 成 整 個 骨 髓 細 胞 約 0.001 到 0.01 個 百 分 比 [13] 儘 管 間 葉 幹 細 胞 數 量 有 限, 間 葉 幹 細 胞 可 以 很 容 易 地 通 過 標 準 培 養 技 術 來 增 加 幹 細 胞 數 量 整 個 製 備 幹 細 胞 的 流 程 如 下 : 首 先 麻 醉 豬 隻, 接 著 進 行 樣 本 採 樣, 可 以 由 動 物 的 腸 骨 外 角 處 利 用 骨 髓 針 抽 取 骨 髓 血 或 是 從 股 骨 或 脛 骨 等 處 採 樣 再 由 lymphoprep 利 用 密 度 差 異 來 進 行 分 離, 接 著 進 行 培 養, 最 後 再 由 流 式 細 胞 儀 做 細 胞 分 類 來 純 化
首 先 以 與 骨 髓 血 同 體 積 之 medium 稀 釋 骨 髓 血 (ex. 5ml 骨 髓 血 加 5ml PBS) Lymphoprep 先 置 入 離 心 管 內 ( 等 體 積 的 骨 髓 液 ex.5ml 骨 髓 血 則 置 入 5ml Lymphoprep) 將 稀 釋 骨 髓 血 慢 慢 滴 入 離 心 管, 讓 稀 釋 骨 髓 血 於 Lymphoprep 之 上 離 心 20min 2000rpm 取 離 心 完 後 於 Lymphoprep 與 血 清 之 間 的 cells 在 CO 2 培 養 箱 進 行 培 養 接 著 利 用 αmem ( 培 養 液 ) 進 行 細 胞 的 培 養, 培 養 液 內 含 (10%FBS( 胎 牛 血 清 ) 及 1X 三 合 一 抗 生 素 ) 在 五 天 的 培 養 至 數 量 變 多 後, 無 黏 附 性 的 細 胞 則 移 除, 即 可 準 備 染 抗 體 CD90 anti human 抗 體 間 葉 幹 細 胞 的 最 初 培 養 是 屬 於 異 源 的, 存 在 著 不 同 細 胞 和 分 化 成 不 同 細 胞 的 能 力 在 培 養 間 葉 幹 細 胞 時 常 常 會 在 第 五 到 第 六 代 之 後 漸 漸 失 去 其 原 本 骨 再 生 分 化 的 能 力 目 前 有 人 認 為 是 與 間 葉 幹 細 胞 在 培 養 中 被 其 他 成 熟 細 胞 汙 染 有 關, 而 這 些 細 胞 包 括 了 纖 維 母 細 胞 和 其 他 分 化 後 的 間 葉 幹 細 胞 等 等 一 般 間 葉 幹 細 胞 為 纖 維 母 細 胞 和 基 質 細 胞 的 前 軀 細 胞, 而 這 些 細 胞 會 與 癌 細 胞 互 相 作 用, 使 其 在 動 物 體 使 用 後 可 能 發 展 為 惡 性 腫 瘤 因 此 利 用 流 式 細 胞 儀 純 化 可 以 減 少 和 預 防 這 樣 的 狀 況 發 生 由 於 間 葉 幹 細 胞 表 面 可 以 表 現 不 同 種 的 抗 原, 利 用 這 樣 的 方 式, 透 過 流 式 細 胞 儀 來 分 離 出 間 葉 幹 細 胞 並 去 除 其 他 非 間 葉 幹 細 胞 的 細 胞, 再 經 由 免 疫 螢 光 染 色 進 一 步 純 化 來 得 到 我 們 需 要 的 幹 細 胞 [12] ( 三 ) 富 含 血 小 板 物 質 接 下 來 我 們 要 介 紹 富 含 血 小 板 的 物 質, 雖 然 在 過 去 35 年 來 已 經 有 把 纖 維 蛋 白 (fibrin) 衍 生 物 用 在 許 多 領 域 上, 不 過 當 時 要 產 生 這 些 物 質 過 程 較 為 複 雜 且 具 有 交 叉 感 染 的 風 險 ; 加 上 在 1978 年 傳 染 性 肝 炎 的 肆 虐, 美 國 禁 止 了 這 些 物 質 的 使 用 因 此 極 力 發 展 出 自 體 來 源 的 纖 維 蛋 白 衍 生 物 變 成 為 當 時 的 思 考 方 向, 而 血 小 板 濃 縮 技 巧 提 供 了 相 對 簡 單 且 最 佳 生 成 的 步 驟, 這 種 血 小 板 濃 縮 物 即 為 稱 為 富 含 血 小 板 血 漿 Platelet-rich plasma(prp); 另 外 在 法 國 又 發 展 出 新 一 代 血 小 板 濃 縮 物 質, 即 為 富 含 血 小 板 纖 維 蛋 白 Platelet-rich fibrin(prf), 因 此 接 下 來 為 大 家 介 紹 PRP 跟 PRF [6] (I) 富 含 血 小 板 血 漿 :Platelet-rich plasma(prp) (1) 起 源 : 首 先 我 們 先 來 介 紹 PRP, 全 名 為 Platelet-rich plasma, 最 早 在 1994 年 由 Tayapongsak 等 人 發 現, 當 時 目 的 是 要 把 骨 移 植 片 段 維 持 在 一 定 的 團 塊, 不 過 當 時 必 須 花 一 到 三 周 時 間 來 製 作 同 時 在 使 用 前 還 需 花 2 天 時 間 處 理, 因 此 在 當 時 仍 然 沒 有 辦 法 應 用, 直 到 在 Marx 等 人 在 1998 把 PRP 用 於 下 顎 重 建 手 術 的 海 綿 骨 的 骨 髓 移 植 中,PRP 才 開 始 有 較 廣 泛 應 用 [6] (2) 定 義 : 嚴 格 上 來 說,PRP 為 一 種 由 血 液 所 衍 生 出 的 產 物 主 要 使 用 在 預 防 和 治 療 因 中 樞 起 源 的 血 小 板 缺 乏 所 引 起 的 出 血, 像 是 髓 質 發 育 不 全 和 急 性 白 血 病 等 等, 也 因 此 使 用 上 仍 然 受 到 限 制 [6] (3) 製 作 方 式 : 通 常 可 以 分 成 兩 種, 複 雜 方 法 為 利 用 血 液 學 細 胞 離 心 機, 而 簡 單 方 法 是 利 用 商 業 上 的 套 組 加 上 2 步 驟 離 心, 不 過 在 這 裡 我 們 介 紹 一 般 概 念 :
第 一 步 驟 : 抽 取 靜 脈 血 並 加 入 抗 凝 劑, 目 的 要 避 免 血 小 板 活 化 跟 脫 顆 粒 第 二 步 驟 : 第 一 次 離 心 ( 又 稱 為 soft spin), 為 短 時 間 且 慢 速 離 心, 離 心 完 後 分 為 3 層 (Fig 1.) 底 部 ( 占 總 體 積 55%) 頂 部 ( 占 總 體 積 40%) 中 間 層 ( 占 總 體 積 5%) 紅 血 球 細 胞 脫 細 胞 血 漿 層 (Acellular plasma layer), 主 要 由 一 些 在 血 液 中 運 行 的 分 子 組 成 ( 主 要 是 fibrinogen), 此 層 又 稱 為 缺 乏 血 小 板 的 血 漿 (Platelet-poor plasma(ppp)) 此 層 中 血 小 板 的 濃 度 大 大 增 加, 會 呈 現 一 種 黃 色 樣 ( 又 稱 buffy coat), 也 就 是 未 來 會 形 成 PRP 部 分, 以 現 在 的 技 術 並 沒 有 辦 法 跟 下 層 的 紅 血 球 細 胞 層 分 開 第 三 步 驟 : 用 無 菌 針 筒 把 PPP PRP 和 一 些 紅 血 球 吸 取 出 來 並 放 到 第 二 個 管 子 中 ( 此 時 不 加 抗 凝 ) 以 準 備 下 一 次 離 心 第 四 步 驟 : 第 二 次 離 心 ( 又 稱 hard spin), 為 較 長 時 間 且 快 速 的 離 心, 離 完 心 後 分 3 層 (Fig 1.) 底 部 剩 餘 的 紅 血 球 細 胞 跟 及 一 些 血 小 板 濃 縮 層 頂 部 ( 占 總 體 積 80%) 中 間 層 脫 細 胞 血 漿 層 (PPP) 中 間 層 buffy coat / PRP Fig 1. 第 一 次 離 心 後 分 為 3 層, 最 底 部 為 紅 血 球 細 胞, 最 上 層 為 脫 細 胞 血 漿 層, 中 間 層 為 血 小 板 濃 縮 層, 會 呈 現 一 種 黃 色 樣 (buffy coat), 也 就 是 PRP 部 分 把 上 面 兩 層 吸 取 出 來 並 放 到 第 二 個 管 子 中 再 一 次 離 心, 離 完 心 後 再 分 3 層, 最 底 部 為
剩 餘 的 紅 血 球 細 胞 跟 及 一 些 血 小 板 濃 縮, 最 頂 部 為 PPP, 中 間 層 為 PRP [6] 第 五 步 驟 : 遺 棄 掉 上 層 PPP, 不 過 要 留 下 足 夠 血 清 使 濃 縮 血 小 板 可 以 懸 浮 在 裡 面 之 後 慢 慢 搖 動 來 獲 取 將 要 使 用 的 PRP 第 六 步 驟 : 把 PRP 跟 牛 凝 血 酶 (bovine thrombin) 和 氯 化 鈣 混 和, 之 後 血 小 板 濃 縮 物 形 成 膠 狀, 即 可 使 用 而 在 此 過 程 中 纖 維 蛋 白 原 (Fibrinogen) 也 會 濃 縮 並 且 聚 合 去 建 造 一 個 纖 維 蛋 白 基 質 ( 此 基 質 具 有 止 血 和 附 著 特 性 ) [6] (II) 富 含 血 小 板 纖 維 蛋 白 :Platelet-rich fibrin(prf) (1) 起 源 : 起 源 為 2000 年 法 國 的 Choukroun et al. 當 時 使 用 在 口 腔 跟 上 顎 顏 面 手 術 (2) 設 備 : 離 心 血 液 ( 但 不 須 加 抗 凝 或 牛 凝 血 酶 ),PC-02 table 離 心 機 (Fig 2.) 以 及 收 集 套 組 (3) 製 作 方 式 : 第 一 步 驟 : 採 取 靜 脈 血 10ml 置 於 試 管 內 第 二 步 驟 : 以 2500~3000rpm/min 離 心 10~12min, 經 離 心 後 分 三 層 (Fig 2.), 下 層 為 紅 血 球 碎 片, 上 層 為 脫 細 胞 血 漿 層 (Acellular plasma layer), 為 淡 黃 色 澄 清 物, 中 間 層 為 PRF 凝 膠 第 三 步 驟 : 靜 滯 離 心 物 3min 後 遺 棄 上 清 液, 此 時 下 面 會 連 著 紅 血 球 細 胞 層, 用 剪 刀 把 紅 血 球 細 胞 層 剪 掉 (Fig 2.), 取 出 中 間 的 PRF 凝 膠, 並 用 無 菌 紗 布 擠 壓 成 膜 狀, 即 可 得 到 具 有 一 定 形 態 彈 性 及 韌 性 的 PRF 膜 (Fig 2.) [6] 不 加 抗 凝 的 目 的 為 使 得 血 小 板 在 接 觸 到 管 壁 時 可 以 在 幾 分 鐘 之 內 就 活 化 並 釋 放 凝 血 因 子, 因 此 可 以 花 比 較 少 時 間 就 去 把 纖 維 蛋 白 原 濃 縮 在 中 間 層, 同 時 纖 維 蛋 白 原 也 會 以 自 然 方 法 聚 集 再 等 循 環 中 凝 血 酶 來 活 化 不 過 就 是 因 為 不 加 抗 凝, 此 種 方 法 的 成 功 大 部 分 會 取 決 於 血 液 收 集 速 度 跟 離 心 因 此 在 處 理 過 程 中 唯 有 快 速 處 理 才 可 以 獲 得 穩 定 的 PRF, 若 發 生 自 然 凝 血 否 纖 維 蛋 白 會 以 一 種 較 擴 散 形 式 來 聚 合 起 來, 從 而 無 法 製 得 結 構 完 整 可 供 利 用 的 PRF 膜 [6]
Fig 2. 用 PC-O2 離 心 機 處 理 PRF(A) 允 許 一 個 結 構 化 的 血 纖 維 蛋 白 的 血 塊 在 管 子 中 間, 位 在 底 部 的 紅 血 球 和 脫 細 胞 的 血 漿 頂 部 之 間 (B) 採 集 後 的 PRF(C) 藉 由 把 血 清 跟 血 凝 塊 分 開, 自 體 纖 維 蛋 白 膜 很 容 易 獲 得 (D) Fig 3. 血 液 採 集 後 立 即 離 心, 允 許 一 個 結 構 化 的 纖 維 蛋 白 血 塊 在 管 中 間 形 成, 位 在 頂 部 脫 細 胞 的 血 漿 和 底 部 紅 血 球 之 間 [6]
Fig 4. 這 是 由 郭 宗 甫 老 師 所 獨 創 製 造 PRF 方 法, 由 商 品 化 的 試 管 中 有 一 層 凝 膠 可 以 把 紅 血 球 細 胞 和 PRF 分 開 且 試 管 橫 放 可 以 增 加 表 面 積, 可 以 釋 放 更 多 血 清 Fig 5. 將 試 管 倒 過 來 上 面 為 紅 血 球 細 胞, 中 間 為 凝 膠, 塊 狀 物 為 製 作 好 的 PRF ( 四 )PRF 與 PRP 比 較 富 含 血 小 板 的 物 質 可 以 透 過 幾 個 機 制 來 達 到 骨 頭 修 補 的 效 果 :(1) 由 炎 症 反 應 刺 激 血 小 板 釋 放 生 長 因 子 止 血 因 子 和 細 胞 激 素 來 促 進 骨 再 生 的 效 應 (2) 由 於 血 管 新 生 在 骨 頭 修 補 是 不 可 缺 少 的, 而 這 些 物 質 可 以 透 過 血 小 板 釋 放 的 血 管 生 長 因 子 有 效 的 加 速 血 管 生 長 PRF 所 含 的 成 分 基 本 上 與 PRP 幾 乎 相 同, 包 括 轉 型 生 長 因 子 (transforminggrowthfactor,tgf) 類 胰 島 素 生 長 因 子 (insuline-like growth factor, IGF-1) 血 小 板 衍 生 生 長 因 子 (plateletderivedgrowthfactor,pdgf) 表 皮 生 長 因 子 (platelet derived epidermal growth factor, PDEGF) 和 血 管 內 皮 細 胞 生 長 因 子 (platelet derived angiogenesis factor, PDAF) 等 等, 這 些 生 長 因 子 都 具 有 促 進 軟 硬 組 織 再 生 的 功 能 而 富 含 血 小 板 纖 維 蛋 白 中 所 含 的 各 種 生 長 因 子 可 以 有 效 的 調 控 成 骨 細 胞 成 纖 維 細 胞 等 與 組 織 修 復 緊 密 相 關 的 細 胞 增 殖 分 化 以 及 凋 亡, 且 作 用 較 PRP 顯 著, 也 因 此 富 含 血 小 板 纖 維 蛋 白 對 細 胞 增 殖 和 分 化 的 影 響 更 大 [27] PRF 作 為 一 個 第 二 代 血 小 板 濃 縮 物 質, 在 修 補 和 再 生 的 角 色 上 比 起 PRP 有 更 多 優 勢 :(1) 首 先 是 PRF 可 機 械 性 的 把 各 種 生 長 因 子 抓 取, 並 可 藉 著 血 液 循 環 中 的 葡 萄 糖 胺 聚 醣 與 各 種 生 長 因 子 發 生 化 學 聯 結 (2) 由 血 小 板 釋 放 的 生 長 因 子 可 有 效 抵 抗 內 源 性 的 纖 維 蛋 白 酶 的 蛋 白 水 解 作 用, 延 長 生 長 因 子 的 作 用 時 間 (3)PRF 的 花 費 也 比 PRP 少 許 多, 製 備 的 過 程 也 較 容 易 PRP 在 製 作 過 程 中 需 要 加 入 抗 凝 劑 和 牛 凝 血 酶 來 促 進 纖 維 蛋 白 原 轉 換 成 纖 維 素, 不 過 抗 凝 劑 和 牛 凝 血 酶 為 外 來 物 質, 因 此 難 免 會 有 排 斥 反 應 的 存 在 然 而 PRF 製 作 過 程 中 並 不 需 這 些 步 驟, 因 此 可 以 大 大 降 低 免 疫 排 斥 反 應 跟 交 叉 感 染 的 危 險, 因 此 使 用 上 比 PRP 更 安 全 (4) 纖 維 蛋 白 在 聚 合 過 程 中 會 形 成 兩 種 型 態 纖 維 網 路 : 四 分 子 聚 合 ( 雙 側 連 接 ) 或 三 分 子 聚 合 ( 單 側 連 接 ) PRP 由 於 有 加 入 牛 凝 血 酶 因 此 容 易 形 成 四 分 子 聚 合 ( 由 較 強 凝
血 酶 活 性 聚 合 而 成 ), 可 以 使 纖 維 蛋 白 網 路 增 厚, 而 形 成 較 堅 硬 的 網 路, 不 過 此 種 網 路 並 不 適 合 去 抓 取 細 胞 激 素 跟 允 許 細 胞 遷 移 ; 反 之 PRF 沒 有 加 入 凝 血 酶, 因 此 會 形 成 三 分 子 聚 合 ( 由 較 弱 的 凝 血 酶 濃 度 形 成 ), 而 這 種 所 建 造 網 路 較 精 細 且 有 彈 性 同 時 可 以 抓 住 細 胞 激 素 和 允 許 細 胞 遷 移, 也 因 此 PRF 膜 較 有 彈 性 (5)PRF 會 以 較 緩 慢 的 方 式 聚 合 來 形 成 三 度 空 間 的 纖 維 素 網, 此 外 在 釋 放 生 長 因 子 的 速 度 上 也 較 PRP 緩 慢, 此 種 緩 慢 釋 放 可 以 更 有 效 的 促 進 細 胞 遷 移 和 增 值 (6)PRF 在 底 層 有 豐 富 的 白 細 胞 也 可 作 為 免 疫 上 的 調 控,PRF 纖 維 蛋 白 凝 塊 中 可 觀 察 到 大 量 白 細 胞, 這 些 白 細 胞 在 纖 維 蛋 白 溶 解 過 程 中 可 持 續 釋 放 免 疫 調 節 相 關 的 細 胞 因 子 來 減 輕 局 部 不 良 的 免 疫 反 應 並 且 增 強 有 機 體 抵 抗 感 染 能 力 [6][7] 在 血 液 中 少 量 生 理 上 可 使 用 的 凝 血 酶 緩 慢 的 將 纖 維 蛋 白 原 轉 化 成 纖 維 素 並 緩 慢 的 聚 合 進 而 形 成 一 個 有 利 於 癒 合 過 程 的 生 理 結 構 在 此 過 程 中 所 生 成 的 纖 維 蛋 白 網 狀 結 構 與 人 類 天 然 的 結 構 非 常 相 似, 即 組 織 疏 鬆 孔 隙 較 大 彈 性 良 好, 此 種 特 殊 結 構 使 得 營 養 成 分 及 氧 氣 可 以 輕 易 地 擴 散 至 細 胞 周 圍, 同 時 促 進 骨 髓 幹 細 胞 分 化 為 成 骨 細 胞 沉 積 骨 質 加 速 成 骨 過 程, 並 且 更 有 效 的 促 進 細 胞 的 遷 移 和 增 殖, 進 而 達 到 癒 合 不 過 PRF 雖 然 擁 有 許 多 PRP 所 沒 有 的 優 點, 但 PRF 並 非 仍 有 一 些 缺 點 存 在 :(1) 由 於 PRF 通 常 是 自 體 來 源 的, 所 以 在 數 量 上 有 限 制 (2)PRF 本 身 含 有 免 疫 細 胞 和 抗 原 分 子, 因 此 在 同 種 異 體 的 移 植 並 不 適 合 但 是 郭 宗 甫 教 授 的 研 究 團 隊 利 用 單 一 步 驟 將 PRF 完 全 分 離 可 以 減 少 底 層 的 免 疫 細 胞, 在 實 驗 的 模 式 中 使 用 在 異 體 移 植 上 並 沒 有 發 現 排 斥 的 現 象 (3) 再 來 是 製 備 過 程 不 需 要 加 入 抗 凝 劑, 所 以 血 液 在 短 期 間 內 就 凝 結, 因 此 在 處 理 的 過 程 需 要 快 速, 才 能 製 作 出 最 佳 的 PRF [8][11]