Platelet-rich fibrin combined with a particulate bone substitute versus guided bone regeneration in the damaged extraction socket: an in vivo study

Abstract

Aim: It has been proposed that platelet-rich fibrin (PRF) can be used to support bone regeneration during alveolar ridge augmentation. The aim of this study was to determine whether an approach utilizing PRF provides similar performance to the established guided bone regeneration (GBR) procedure. Materials and Methods: Two-wall defects were surgically created in beagle dogs and treated in three experimental groups: (i) a sticky bone (SB) substitute prepared using liquid PRF and deproteinized porcine bone mineral (DPBM); (ii) SB covered with solid PRF compressed by a collagen membrane. Quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction was applied to the specimen after 1 week of healing, and microcomputed tomography (micro-CT) and histological outcomes were analyzed after 8 weeks of healing. Repeated-measures analysis of variance (RM-ANOVA) and Friedman test were used to compare the experimental groups. Results were considered statistically significant when p < .05 in a two-tailed test. Results: Compared with GBR, PRF resulted in a moderate increase in the expression levels of osteoblast and osteoclast markers, osteocalcin and calcitonin receptor. Moreover, PRF modestly increased angiogenesis and the inflammation markers vascular endothelial growth factor (VEGF) and IL-6. Micro-CT and histological analyses confirmed the expected increased alveolar ridge area (109.96±20.13%, 107.47±18.70%, and 104.57±17.49% in micro-CT analyses, and 120.01±25.31%, 117.59±21.70%, and 114.56±25.48% in histologic analyses of the baseline in the GBR, SB, and SB+PRFM groups, respectively) with no significant differences between the three groups. Consistently, graft consolidation, as indicated by new bone formation at the defect site, did not differ significantly between groups. Conclusions: The present results demonstrate that PRF-based approaches perform comparably to the established GBR procedure in terms of the consolidation of DPBM in two-wall alveolar defects. 혈소판이 풍부한 피브린(PRF)은 혈소판과 백혈구로 이루어진 섬유기질로 구성되며, 상처 치유와 조직의 회복에 필수적인 다양한 성장인자들을 방출하여 치과 영역의 여러 가지 술식에 사용되었다. 특히 발치 후 치조제 보존을 위해 발치와에 PRF를 이식했을 때, 방사선학적으로 확인되는 골 충전을 보고한 선행 연구들이 있었으나 가장 최근의 한 선행 연구는 PRF 자체가 발치 후 치조제의 흡수를 감소시키는 데 유의미한 영향은 없다고 하였다. 이전의 여러 발치와 모델을 사용한 연구에서 다양한 결손부의 형태와 골이식재, 차폐막의 사용 여부 등에 따른 치조제 보존 정도를 평가한 바 있다. 본 연구에서는 골이식을 위한 생체 재료에 PRF를 추가하면 기존의 골유도재생술 보다 체적 안정성 및 새롭게 형성된 신생골의 질이 향상될 것이라는 가정을 전제로, 두 가지 형태의 PRF를 탈단백화 된 돼지 유래 골 대체제(Deproteinized porcine bone mineral, DPBM)와 함께 사용하여 파괴된 발치와에서 골재생의 효과를 확인하고자 했다. 7마리 성견의 하악 편측의 제 2, 3, 4 소구치를 편측 절단하고 원심 치근을 발거한 후, 협측 및 설측 골벽을 외과적으로 삭제하여 2벽성 골 결손부를 형성했다. 대조군(GBR군)에는 DPBM과 흡수성 콜라겐 차폐막을 사용하여 골유도재생술을 시행하고, 실험군 1(SB군)에는 액체형 PRF와 DPBM을 혼합하여 제작한 점착성이 있는 골대체제(Sticky bone, SB)를 이식하였으며 실험군 2(SB+PRFM군)에는 SB를 이식 후 고체형 PRF를 압착하여 제작한 PRF 차폐막 (PRF membrane, PRFM)을 피개하였다. 1주일 후 PRF의 성장인자 방출 효과를 평가하기 위해 한 개체의 표본을 대상으로 정량적 역전사 중합효소 연쇄 반응을 시켰다. 나머지 6마리의 개체는 치유 8주 후에 방사선학적, 조직학적 분석을 시행했다. 치근을 발거하지 않은 근심 측과 치조제 보존술을 시행한 원심 측의 방사선 및 조직 영상을 중첩하여 치조제의 면적 변화량을 계측하였다. 실험군과 대조군은 모두 Kolmogorov-Smirnov 검정에서 정규 분포를 따랐으며, 방사선학적 및 조직학적 계측치의 통계적 비교는 Repeated-mesures ANOVA와 Friedman 검정으로 시행하였다 (p<0.05). 8주간의 치유 기간 동안 모든 개체는 특별한 합병증 없이 양호한 치유를 보였다. 방사선학적 및 조직학적 계측 결과, 근심 측 치조제 면적에 대한 실험 부위의 치조제 면적의 변화량은 세 군 간에 유의한 차이가 확인되지 않았다 (109.96±20.13%, 107.47±18.70%, 104.57±17.49%). 마찬가지로 결손 부위의 신생골 형성의 정도도 모든 실험군에서 유사하게 나타났다. 술 후 1주에서, PRF를 사용한 실험군에서는 대조군 보다 조골세포 및 파골세포 마커인 오스테오칼신(Osteocalcin) 및 칼시토닌 수용체(Calcitonin receptor)의 발현이 증가되었다. 또한 혈관신생 및 염증 마커인 혈관내피세포성장인자(Vascular endothelial growth factor, VEGF)와 인터루킨 6(Interleukin 6, IL-6)도 약간 증가시켰다. 결론적으로 PRF와 DPBM을 혼합한SB의 사용은 파괴된 발치와의 치조제 보존에 있어 비가교성 흡수성 콜라겐 차폐막을 사용한 기존의 GBR 술식과 유사한 재생 효과를 얻을 수 있다.