1. Giới thiệu
Trong những thập kỷ qua, các concept khác nhau đã được đưa ra để tái tạo mô ở những vùng bị suy yếu. Trong đó, việc ứng dụng vật liệu tái tạo xương có hướng dẫn (GBR) và tái tạo mô có hướng dẫn (GTR) là những mô hình được chấp nhận tốt như là phương pháp xâm lấn tối thiểu. Hơn nữa, để nâng cao khả năng tái tạo của vật liệu sinh học, các khái niệm như kỹ thuật mô dựa trên tế bào đã cho thấy những kết quả đầy hứa hẹn trong nhiều nghiên cứu tiền lâm sàng. Sự kết hợp của vật liệu sinh học với một số tế bào trung mô hoặc tế bào nội mô sơ cấp dẫn đến sự hình thành nhanh chóng và tăng cường hệ mạch sau khi cấy in vivo trên các mô hình động vật nhỏ. Tuy nhiên, việc phân lập tế bào và trước khi nuôi cấy cần có những điều kiện vô trùng nghiêm ngặt và công phu. Do đó, khả năng áp dụng hạn chế của các phương pháp này cộng với thời gian cần thiết là những hạn chế chính đối với lâm sàng. Nhu cầu về các chiến lược mới để sửa đổi những vấn đề này bằng các phương pháp ít phức tạp hơn đã dẫn đến sự ra đời của hệ thống cô đặc máu tự thân được gọi là huyết tương giàu tiểu cầu (PRP). Trong hệ thống này, máu của chính bệnh nhân trước tiên được xử lý bằng thuốc chống đông máu và huyết thanh bò, sau đó được quay ly tâm hai bước. Thông qua các quá trình này sẽ thu máu cô đặc có nền tiểu cầu, trong khi bạch cầu, tồn tại sinh lý trong máu ngoại vi, được giảm thiểu và loại trừ. Ứng dụng của PRP đã được nghiên cứu rộng rãi và cho kết quả khả quan trong việc tái tạo mô. Ngoài ra, huyết tương giàu yếu tố tăng trưởng (PRGFs) đã được giới thiệu như một chất cô đặc có nguồn gốc từ máu, tập trung vào những ưu điểm của yếu tố tăng trưởng. Tương tự như PRP, PRGFs này yêu cầu các chất phụ gia bên ngoài để xử lý. Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc chống đông máu như các thành phần bên ngoài và quá trình chuẩn bị của các hệ thống này vẫn còn hạn chế trong các ứng dụng lâm sàng. Do đó, sự cần thiết của các chiến lược thay thế và các ứng dụng lâm sàng đã được đặt ra. Nhằm phát triển một concept được cải tiến và tạo điều kiện thuận lợi, một hệ thống cô đặc máu mới, fibrin giàu tiểu cầu (PRF), đã được giới thiệu như là thành phần tự thân toàn phần đầu tiên mà không cần thêm thuốc chống đông máu. Trong concept này, nhu cầu về thuốc chống đông máu đã được loại trừ, làm giảm đáng kể nguy cơ lây nhiễm. Hơn nữa, việc loại bỏ các chất chống đông máu cho phép các chức năng sinh lý của tế bào diễn ra sau khi ly tâm mà không bị ức chế. Mục tiêu chính là đơn giản hóa quy trình chuẩn bị, giảm thiểu các bước vđể phương pháp này phù hợp trên lâm sàng, vì thời gian là một trong những yếu tố quý giá nhất tại phòng khám. Trong hệ thống này, máu ngoại vi được thu thập từ bệnh nhân trong các ống đặc biệt và được xử lý ngay lập tức bằng cách ly tâm một bước. Quá trình này kích hoạt dòng thác đông máu và dẫn đến sự hình thành cục đông fibrin ba chiều. Sau khi ly tâm, máu được tách thành một phần hồng cầu và cục máu đông PRF, phải được cô lập nhẹ nhàng. Cục máu đông tạo thành bao gồm một phần áo khoác phía trên, tiếp giáp với pha máu đỏ đã loại bỏ. Cục máu đông như một mạng lưới fibrin được làm giàu với tiểu cầu và tập trung với nhiều loại bạch cầu, tồn tại sinh lý trong máu ngoại vi. Hơn nữa, sau khi đông máu, sự giải phóng yếu tố tăng trưởng trong PRF được mô tả là chậm và liên tục, kéo dài đến 10 ngày.
2. Sự phát triển của PRF cải tiến theo khái niệm ly tâm tốc độ thấp (LSCC)
Để chuẩn bị PRF rắn theo quy trình đã thiết lập của Choukroun, các ống thủy tinh đã được sử dụng để lấy máu. Bề mặt thủy tinh đặc biệt cho phép kích hoạt dòng chảy đông tụ trong quá trình ly tâm để tạo ra cục đông đặc fibrin. Hơn nữa, việc áp dụng lực ly tâm tương đối cao (RCF); nghĩa là, 708 g, là bắt buộc. Trong phạm vi RCF này, mạng fbrin thể hiện một cấu trúc dày đặc với không gian rỗng tối thiểu. Lớp màng fibrin cũ, ngoài các tiểu cầu, còn có các tế bào chuyển động khác, chẳng hạn như bạch cầu và phân họ của chúng như tế bào lympho, đại thực bào và tế bào gốc. Hơn nữa, mô hình phân bố tế bào chủ yếu được tích lũy trong phần gần gần với lớp áo khoác, trong khi mật độ tiểu cầu giảm về phần xa (Hình 3.1). Modification của quy trình chuẩn bị bằng cách giảm RCF được áp dụng dẫn đến một quy trình chuẩn bị được cải thiện cho PRF rắn tiên tiến (A-PRF) sử dụng 208 g (Hình 3.1).
Cục đông fibrin cải tiến cho thấy cấu trúc xốp hơn với không gian xen kẽ lớn hơn so với PRF. Hơn nữa, các tế bào, đặc biệt là tiểu cầu, được quan sát thấy phân bố đều trong toàn bộ cục máu đông (Hình 3.1). Việc giảm RCF được sử dụng không chỉ dẫn đến sự phân bố tế bào đồng đều hơn mà còn tăng cường số lượng các tế bào viêm và tiểu cầu. Qua đó, phân tích mô học của A-PRF cho thấy số lượng bạch cầu hạt trung tính, một phân họ bạch cầu cao hơn đáng kể so với trong PRF. Ngoài ra, sự khác biệt trong các tế bào viêm cũng được quan sát thấy ở phần giữa và phần xa của cục máu đông A-PRF (Hình 3.1). Phân tích mô học so sánh đã chứng minh rằng, do cấu trúc xốp của nó, A-PRF đã tạo điều kiện thuận lợi đáng kể cho sự xâm nhập của tế bào vào mạng lưới fibrin, cho thấy mô hình mạch máu được cải thiện đáng kể 10 ngày sau khi cấy dưới da ở chuột so với PRF (Hình 3.2).
Các cuộc điều tra in vitro khác nhau cho thấy mối tương quan giữa việc giảm RCF theo khái niệm ly tâm tốc độ thấp (LSCC) và tăng cường giải phóng yếu tố tăng trưởng. Trong 10 ngày, ma trận PRF cho thấy sự giải phóng yếu tố tăng trưởng tích lũy chậm và liên tục, chẳng hạn như yếu tố tăng trưởng do tiểu cầu (PDGF), yếu tố tăng trưởng biến đổi (TGF) và yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF). Tuy nhiên, các chất cô đặc máu khác, chẳng hạn như PRP, cho thấy hoạt động giải phóng yếu tố tăng trưởng tích lũy được tăng cường ở thời điểm sớm, tức là lên đến 8 giờ, sau đó thấp hơn đáng kể so với ở ma trận PRF gần ngày thứ 10. Một giải thích cho quan sát này là cấu trúc PRF vững chắc, có chức năng như một bể chứa các yếu tố tăng trưởng và dẫn đến việc giải phóng yếu tố tăng trưởng một cách từ từ và bền vững. Tuy nhiên, các yếu tố tăng trưởng cụ thể, ví dụ, VEGF, không cho thấy sự khác biệt đáng kể giữa PRF và A-PRF khi so sánh lượng giải phóng tích lũy trong 10 ngày.
Quan sát này kêu gọi điều chỉnh thêm A-PRF để tối ưu hóa việc giải phóng yếu tố tăng trưởng. Trong quá trình phát triển A-PRF, tác động thiết yếu của lực ly tâm tác dụng lên chất lượng và thành phần cục đông đã trở nên rõ ràng. Do đó, người ta đã chú ý đến thời gian ly tâm để cải thiện việc giải phóng yếu tố tăng trưởng cùng với việc duy trì cấu trúc A-PRF xốp và ổn định. Việc giảm nhẹ thời gian ly tâm bằng cách duy trì phạm vi RCF trong phạm vi 208 g dẫn đến một cục đông được cải thiện được gọi là Advanced PRF plus (A-PRF +), cho thấy các đặc điểm bổ sung của nó (Hình 3.3). Hơn nữa, xử lý lâm sàng được đơn giản hóa trong quy trình này, vì A-PRF + hầu như không cần phải xử lý để tách cục máu đông ra khỏi phần hồng cầu. Sau khi ly tâm, cục máu đông có thể trực tiếp tách ra khỏi pha hồng cầu liền kề và có thể được chuyển ngay đến vùng cần đặt. Về tính toàn vẹn cấu trúc, A-PRF + cho thấy độ xốp tương tự như A-PRF. Ngoài ra, mô hình phân bố tế bào cho thấy các tiểu cầu phân tán đồng đều trên toàn bộ cục máu đông. Ngược lại với A-PRF, A-PRF + có mô hình giải phóng yếu tố tăng trưởng được cải thiện. Một nghiên cứu so sánh trong ống nghiệm 10 ngày cho thấy A-PRF + có tiềm năng giải phóng các yếu tố tăng trưởng tích lũy được cải thiện đáng kể, đặc biệt là VEGF, so với PRF và A-PRF.
Những liên kết này có thể liên quan đến khả năng liên kết của các yếu tố tăng trưởng khác nhau với fibrin và fibrinogen và tác động của thời gian ly tâm lên các tế bào trong cục máu đông A-PRF +. Sự tương tác giữa A-PRF + và các tế bào chủ có thể đã được nghiên cứu trong một mô hình nuôi cấy tế bào in vitro. Rõ ràng là tỷ lệ thâm nhập và tăng sinh tế bào ở A-PRF và A-PRF + cao hơn đáng kể so với ở PRF. Khi tương tác với A-PRF và A-PRF +, các tế bào này cho thấy tăng cường giải phóng yếu tố tăng trưởng và tăng mức mRNA của collagen loại 1. Những quan sát này nhấn mạnh rằng, nhờ LSCC, ma trận PRF cải tiến thể hiện khả năng tái sinh được cải thiện với tác động trực tiếp đến chức năng tế bào và giải phóng yếu tố tăng trưởng. LSCC chỉ ra rằng, bằng cách giảm lực ly tâm (RCF), khả năng tái sinh của chất nền PRF có thể được cải thiện.
Tổng số lượng tiểu cầu và bạch cầu trong ma trận PRF, A-PRF và APRF + khi giảm RCF từng bước được phân tích bằng phương pháp đo tế bào. Điều thú vị là tổng số lượng tiểu cầu tăng đáng kể từ PRF lên A-PRF và A-PRF +. Tuy nhiên, tổng số lượng bạch cầu chỉ cao hơn đáng kể khi so sánh A-PRF + với PRF, trong khi không quan sát thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê trong trường hợp A-PRF so với PRF (Hình 3.4). Mối tương quan giữa số lượng bạch cầu và sự giải phóng yếu tố tăng trưởng tăng cường trong A-PRF + cho thấy rằng bạch cầu có thể là một yếu tố cải thiện sự giải phóng yếu tố tăng trưởng trong ma trận PRF. Những liên kết này một lần nữa nhấn mạnh tác động của cài đặt máy và RCF được áp dụng lên thành phần và khả năng tái sinh của ma trận PRF để làm nổi bật tiềm năng tái sinh A-PRF +.
3. Phát triển PRF tiêm (i-PRF) theo khái niệm ly tâm tốc độ thấp (LSCC)
Một số chỉ dẫn đã được thiết lập để sử dụng mạng lưới PRF cô đặc một mình hoặc kết hợp với vật liệu sinh học. Tuy nhiên, trong các cơ sở lâm sàng, vẫn còn tồn tại một nhu cầu thiết yếu đối với hệ thống sinh học. Do đó, mối quan tâm lớn được hướng đến câu hỏi liệu việc giảm thêm RCF và điều chỉnh nhiệt độ cài đặt ly tâm, tức là vòng quay trên phút (vòng / phút) và thời gian ly tâm, có cho phép tạo ma trận PRF dạng lỏng hay không.
Để loại bỏ nhu cầu sử dụng thuốc chống đông máu bên ngoài để tạo ra hệ thống cô đặc máu toàn phần và tự thân, các ống nhựa đặc biệt đã được phát triển để lấy máu. Ngược lại với các ống thủy tinh được sử dụng trong ma trận PRF rắn, các đặc điểm của bề mặt nhựa không kích hoạt dòng chảy đông tụ trong quá trình ly tâm. Do đó, theo khái niệm ly tâm tốc độ thấp (LSCC), giảm thêm RCF xuống còn 60 g và sử dụng các ống nhựa cho phép tạo ra ma trận PRF dạng tiêm (i-PRF) mà không cần sử dụng chất chống đông máu (Hình 3.3). Sau khi ly tâm, máu được tách thành pha trên màu vàng cam (i-PRF) và pha dưới màu đỏ (phần hồng cầu). I-PRF được thu thập bằng cách sử dụng một ống tiêm bằng cách hút có kiểm soát của giai đoạn trên (Hình 3.5A). I-PRF thu thập được duy trì pha lỏng của nó trong vòng 10 đến 15 phút sau khi ly tâm. Đáng chú ý, việc giảm RCF dẫn đến việc làm giàu i-PRF với tiểu cầu và bạch cầu. Do đó, phép đo tế bào cho thấy i-PRF bao gồm số lượng tiểu cầu và bạch cầu cao nhất trong số tất cả các ma trận dựa trên PRF rắn (Hình 3.4). Hơn nữa, một phân tích so sánh về tổng số tế bào trong i-PRF và các hệ thống cô đặc máu lỏng khác như PRGF và PRP cho thấy số lượng tiểu cầu, bạch cầu, bạch cầu đơn nhân và bạch cầu hạt trong iPRF cao hơn đáng kể so với PRP và PRGF. Tuy nhiên, không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê nào được quan sát giữa PRP và PRGF (Hình 3.4). Những quan sát này nhấn mạnh rằng bằng cách sử dụng LSCC, ma trận PRF rắn có thể được cải thiện thành PRF dạng tiêm giàu tế bào với tiềm năng tái sinh được nâng cao. Sự ra đời của i-PRF kể từ đó đã mở rộng các lĩnh vực ứng dụng PRF trong các chỉ định y tế và phẫu thuật khác nhau, đặc biệt là kết hợp với y học tái tạo dựa trên vật liệu sinh học. Do đó, i-PRF đã đưa ra những hứa hẹn về khoa học kỹ thuật mô dựa trên tế bào có thể áp dụng lâm sàng. Vật liệu sinh học như vật liệu thay thế xương có thể dễ dàng kết hợp với i-PRF. Hơn nữa, các kỹ thuật GTR tiêu chuẩn sử dụng vật liệu sinh học collagen có thể được cải thiện bằng cách tiêm một liều ma trận fibrin lỏng giàu tế bào tự thân (i-PRF). Việc điều hòa vật liệu sinh học sử dụng i-PRF cung cấp các thành phần tái tạo của chính bệnh nhân để đẩy nhanh quá trình tái tạo (Hình 3.5C, D, E).
4. Tiểu cầu và bạch cầu là những yếu tố quan trọng trong quá trình tái tạo
Để hiểu được vai trò của ma trận PRF, chẳng hạn như A-PRF + và i-PRF, điều cần thiết là phải hiểu chức năng sinh lý của các thành phần của nó. Việc lành thương cho thấy vai trò quan trọng của tiểu cầu và bạch cầu trong việc tái tạo mô. Quá trình này trải qua ba giai đoạn chồng chéo, bao gồm trong quá trình viêm, tăng sinh và hình thành mô mới. Ngay sau khi bị thương, các tiểu cầu tạo thành một nút để cầm máu ban đầu, sau đó được thay thế bằng một cục máu đông fibrin. Sau khi được kích hoạt, các tế bào này giải phóng các phân tử tín hiệu khác nhau như yếu tố tăng trưởng có nguồn gốc từ tiểu cầu (PDGFs), chịu trách nhiệm cho quá trình tái tạo, yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF) và yếu tố tăng trưởng chuyển hóa beta (TGF β). Trong khi hệ thống mạng fibrin cung cấp một khuôn để tăng sinh và di chuyển các tế bào viêm, bạch cầu là những nhân tố phổ biến để tái sinh trong các loại mô khác nhau. Việc tuyển dụng các tế bào này đi kèm với sự gia tăng hình thành mạch và hình thành bạch huyết, có tầm quan trọng lớn đối với việc chữa lành vết thương. Ngoài ra, bạch cầu còn tham gia vào quá trình trao đổi chéo tế bào giữa một số tế bào trong quá trình tái tạo xương. Bạch cầu hạt trung tính hiện diện trong phản ứng ban đầu như là những tế bào được tuyển chọn đầu tiên sau một chấn thương. Những tế bào này rất quan trọng đối với giai đoạn đầu trong quá trình lành vết thương. Tiềm năng thực bào của chúng và bẫy ngoại bào của bạch cầu trung tính loại bỏ mầm bệnh và do đó làm giảm nguy cơ nhiễm trùng vết thương. Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây đã báo cáo về tiềm năng tái tạo của bạch cầu hạt trung tính bằng cách hỗ trợ quá trình sinh bạch huyết và tiết VEGF-D trong mô hình chuột. Vai trò của bạch cầu trung tính không chỉ giới hạn trong việc tái tạo mô mềm mà bạch cầu trung tính còn tham gia vào quá trình hình thành xương mới. Trong giai đoạn đầu cho đến 48 giờ, khối máu tụ bị cô lập ở người bao gồm các bạch cầu hạt trung tính, đã được chứng minh là tổng hợp chất nền ngoại bào để hỗ trợ quá trình hình thành xương mới. Hơn nữa, bạch cầu trung tính góp phần vào việc tuyển dụng các bạch cầu đơn nhân đến vị trí tại chỗ, chúng đã được báo cáo là có liên quan đến quá trình tái tạo và mạch máu của vùng bị thương. Sau khi được tuyển mộ đến vùng bị thương, bạch cầu đơn nhân sẽ phân chia thành đại thực bào. Ngoài hoạt động thực bào của chúng, các đại thực bào giải phóng một số yếu tố điều hòa miễn dịch và cytokine để hỗ trợ sản xuất collagen và sửa chữa vết thương. Các bạch cầu đơn nhân đã được chứng minh là biểu hiện các phân tử tạo xương bao gồm protein hình thái xương 2 (BMP-2).
Các nghiên cứu khác nhau đã chỉ ra rằng sự hình thành xương mới được thúc đẩy một cách mạnh mẽ trong các khuyết tật xương có kích thước lớn ở động vật được điều trị bằng vật liệu sinh học mang BMP-2 so với nhóm đối chứng. Điều thú vị là những tế bào này trước đây đã được chứng minh là có liên quan đến quá trình tích hợp dựa trên đơn nhân của vật liệu sinh học cắt dán. Bạch cầu đơn nhân và đại thực bào cũng có tầm quan trọng hàng đầu trong quá trình tái tạo mô dựa trên vật liệu sinh học. Sau khi cấy ghép vật liệu sinh học, cần có đầy đủ hệ mạch để cung cấp oxy và chất dinh dưỡng và tăng cường khả năng tái tạo vật liệu sinh học. Một nghiên cứu in vivo trong mô hình cấy ghép dưới da đã chứng minh rằng so với việc cấy ghép vật liệu thay thế xương thuần túy, việc cấy các tế bào đơn nhân được phân lập từ máu ngoại vi, kết hợp với vật liệu thay thế xương tổng hợp góp phần tăng cường đáng kể mô hình mạch máu. Những liên kết này làm nổi bật vai trò của những tế bào này trong quá trình tái tạo xương có hướng dẫn (GBR). Do đó, i-PRF-matrix với nồng độ monocyte tăng cường có thể đóng vai trò như một nguồn tế bào tái tạo tự thân để hỗ trợ quá trình tái tạo mô và xương được hướng dẫn. Hơn nữa, tế bào lympho là thành phần không thể thiếu của hệ thống miễn dịch tham gia vào quá trình chữa lành vết thương. Các dòng phụ của tế bào lympho, chẳng hạn như tế bào lympho T, đã được chứng minh là có khả năng tác động lên quá trình phân chia tạo xương của các tế bào mô đệm trung mô của người trong ống nghiệm. Ngoài ra, tế bào lympho T và tế bào lympho B có liên quan đến việc chữa lành gãy xương; do đó, mất tế bào B về mặt lâm sàng có liên quan đến việc giảm chữa lành gãy xương. Ma trận PRF được cải tiến tạo ra một hệ thống tự thân dễ dàng và có thể truy cập bao gồm tất cả các ô nói trên được nhúng trong mạng fbrin. Do đó, việc áp dụng A-PRF + và i-PRF như một “chất xúc tác sinh học” trong vùng bị tổn thương có thể đẩy nhanh quá trình chữa lành vết thương bằng cách cung cấp các tế bào cần thiết ngay sau khi bị thương để ít phải tuyển dụng tế bào hơn. Sự kết hợp với vật liệu sinh học là một cách tiếp cận đầy hứa hẹn trong việc tái tạo xương và mô có hướng dẫn để nâng cao tiềm năng của vật liệu sinh học.
Nguồn: Miron, R. J., & Choukroun, J. (2017). Platelet rich fibrin in regenerative dentistry: Biological background and clinical indications. John Wiley & Sons Ltd.