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  牙周炎是一種慢性多因素炎癥性口腔疾病，可出現(xiàn)牙齦退縮、牙周附著喪失、牙槽骨吸收和牙齒松動(dòng)移位，最終可致牙齒喪失的嚴(yán)重后果。基于生物大分子材料的治療方法被廣泛探索用于牙周組織再生，包括天然大分子（如膠原蛋白（COL）、海藻酸鹽（ALG）、殼聚糖（CS）、絲素蛋白（SF）、透明質(zhì)酸（HA）等）、無機(jī)材料（如羥基磷灰石（HAp）、β-三鈣磷Phate（β-TCP）、生物活性玻璃（BG）等）、合成材料、復(fù)合材料和納米材料等。復(fù)雜的口腔微環(huán)境需要合適的載體材料（水凝膠、納米纖維、納米顆粒、微針、薄膜等）有效遞送藥物和生物因子（干細(xì)胞、生物活性分子、基因等），實(shí)現(xiàn)牙周受損部位的細(xì)菌清除和組織再生。本文主要介紹了近些年來生物大分子材料和組織工程技術(shù)在牙周再生領(lǐng)域的最新進(jìn)展，為設(shè)計(jì)和開發(fā)用于牙周組織再生治療的創(chuàng)新生物材料和藥物遞送系統(tǒng)提供參考。

  2025年5月7日，蘇州大學(xué)現(xiàn)代絲綢國家工程實(shí)驗(yàn)室李剛教授與美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院Wai Cheong Tam博士合作在國際學(xué)術(shù)期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上發(fā)表題為“Advances in harnessing biological macromolecules for periodontal tissue regeneration: A review”綜述文章。蘇州大學(xué)碩士研究生楊冬逸、蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院何東為共同第一作者，蘇州大學(xué)李剛教授和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院Wai Cheong Tam博士為共同通訊作者，合作作者還包括蘇州大學(xué)楊反磊、孟祥有、蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院鄭凱、廣西大學(xué)林海濤及蘇州大學(xué)附屬第四醫(yī)院程燚。該工作得到了國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、科技部國際合作和江蘇省科技廳國際合作等項(xiàng)目的支持。

  該綜述系統(tǒng)梳理了牙周組織工程領(lǐng)域生物大分子材料的最新研究進(jìn)展，涵蓋了材料選擇、牙周再生技術(shù)、藥物遞送系統(tǒng)及細(xì)胞-分子調(diào)控機(jī)制等主要內(nèi)容（圖1）。文章概述了生物大分子材料在牙周組織再生應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，指出開發(fā)在微納米尺度上密切模擬牙周組織結(jié)構(gòu)的新型生物材料是實(shí)現(xiàn)功能性牙周組織再生的先決條件。討論了如何結(jié)合再生手術(shù)和組織工程支架共同實(shí)現(xiàn)治療效果的最優(yōu)化，然后重點(diǎn)探討了不同藥物遞送系統(tǒng)的應(yīng)用形式，如水凝膠、納米纖維、納米顆粒、微針和薄膜等，明確有效的載體材料應(yīng)兼具生物安全性與藥物持續(xù)穩(wěn)定釋放能力。同時(shí)，細(xì)胞和生物活性分子（藥物和生長因子）的治療、基因治療、微生物治療等新興方法在牙周炎臨床治療方面顯示出了巨大潛力，有望成為推動(dòng)牙周再生領(lǐng)域發(fā)展的新路徑，為攻克牙周疾病治療難題帶來新希望。

圖1 牙周組織再生的材料和方法（PDL：牙周膜；AB：牙槽骨；CM：牙骨質(zhì)）

  當(dāng)前，牙周再生的重點(diǎn)主要聚焦于PDL、AB和CM等組織上，鑒于單一材料的性能局限，科研人員正致力于將再生手術(shù)與組織工程支架相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)治療效果的最優(yōu)化。理想的組織支架需在傷口愈合過程中協(xié)調(diào)軟硬組織修復(fù)的協(xié)同反應(yīng)，不僅要具備穩(wěn)定的三維立體結(jié)構(gòu)和適宜的空間尺寸，還需維持長期生物力學(xué)穩(wěn)定性，從而促進(jìn)再生牙槽骨與牙根表面新生牙骨質(zhì)之間形成功能性牙周附著。此外，支架應(yīng)集成屏障膜功能，有效阻止上皮細(xì)胞向缺損區(qū)遷移，同時(shí)為靶組織再生保留充足空間。多相支架一般分為雙相和三相，每一層都旨在引導(dǎo)特定的目標(biāo)組織再生（圖2）。在綜合牙周再生中，靶組織為PDL、AB和CM。雙相支架有兩個(gè)不同的階段，可以同時(shí)靶向兩個(gè)不同的組織：PDL-AB，AB-CM或PDL-CM。而三相支架可以同時(shí)調(diào)控三種不同的組織：PDL-AM-CM。相較于傳統(tǒng)單相材料，多相支架不僅可以為細(xì)胞提供更充分的生長空間，還能通過梯度釋放信號分子精準(zhǔn)引導(dǎo)牙周各組分的有序再生，在構(gòu)建功能性牙周組織結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。

圖2 A. 基于支架的牙周組織再生方法；B. 殼聚糖膜在干（a）濕（b）狀態(tài)下的水接觸角測量；C. 魚膠原蛋白和聚乙烯醇雙層膜在PBS中浸泡4-17天時(shí)膠原層的SEM圖像；D.（a）多功能SF膜的制備、功能及應(yīng)用示意圖；（b）影像學(xué)對創(chuàng)面愈合和瘢痕形成狀況的宏觀評價(jià)；（c）肉芽組織溶液細(xì)菌菌落圖像，*p<0.05， **p<0.01。

  在滿足藥物遞送條件的基礎(chǔ)上，修復(fù)受損牙周組織的另一個(gè)挑戰(zhàn)：細(xì)胞生存的微環(huán)境在牙周組織形成過程中和牙齒完全發(fā)育后并不相同。盡管通過生物材料、藥物遞送、引導(dǎo)組織再生技術(shù)等可以部分恢復(fù)結(jié)構(gòu)和功能，但仍無法完全替代原始組織。當(dāng)前，最新研究的牙周組織生物工程基于三種方法（圖3）：（1）基于干細(xì)胞的治療；（2）基于生物活性因子的治療；（3）基于基因的治療。

圖3 A. Janus貼片示意圖：屏障層通過纖維蛋白與功能層相連，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和分化作用；B. 生物活性分子在口腔內(nèi)的作用機(jī)理圖；C.（a）骨膜蛋白促進(jìn)牙周再生的機(jī)制示意圖；（b和c）流式細(xì)胞術(shù)分析巨噬細(xì)胞中促炎和抗炎標(biāo)志物的表達(dá)；D. 基因治療的兩種主要策略：體內(nèi)和體外遞送。

  牙周炎的治療是一個(gè)長期、系統(tǒng)的過程，涉及支架材料、藥物遞送和組織再生等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生物相容性良好的天然生物大分子材料是PDL再生的可選材料，而力學(xué)性能突出的無機(jī)生物大分子材料通常用于AB和CM再生。現(xiàn)階段流行的多組分復(fù)合材料，旨在構(gòu)建合適的微環(huán)境和支架系統(tǒng)促進(jìn)牙周再生。傳統(tǒng)牙周手術(shù)作用有限，且穩(wěn)定性較差，易引發(fā)傷口感染和炎癥復(fù)發(fā)等術(shù)后問題。近年來開發(fā)設(shè)計(jì)的功能化多層支架，通過物理屏障阻止牙齦上皮細(xì)胞過度遷移，同時(shí)保持足夠空間以引導(dǎo)受損牙周組織的再生。在藥物遞送領(lǐng)域，選擇合適的藥物載體和特定的藥物遞送系統(tǒng)對于治療的成功至關(guān)重要，理想的載體材料應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定地釋放抗菌藥物，有靶向性和差異化的遞送系統(tǒng)是未來的發(fā)展方向之一。細(xì)胞 - 基因治療與生物活性分子調(diào)控作為前沿技術(shù)，在改善細(xì)胞微環(huán)境、調(diào)節(jié)細(xì)胞行為方面成效顯著。隨著研究深入，生物活性大分子有望成為牙周病防治的重要輔助手段，當(dāng)前正在進(jìn)行的研究和日趨緊密的跨學(xué)科合作，正在為實(shí)現(xiàn)牙周組織的功能性再生打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.144031

文章第一/通訊作者簡介：

  楊冬逸：蘇州大學(xué)碩士研究生，研究方向是絲蛋白生物材料和牙周組織材料的研究。

  何東：蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院口腔科主治醫(yī)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)轱D下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎。

  Wai Cheong Tam博士是美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）工程實(shí)驗(yàn)室的工程師。作為人工智能消防項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，他和他的團(tuán)隊(duì)使用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的解決方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)預(yù)測，并提供可操作的信息，以提高安全性和態(tài)勢感知能力。在此之前，Tam博士在香港理工大學(xué)獲得機(jī)械工程博士學(xué)位后，成為NIST的NRC博士后研究助理，期間，他與Walter W.Yuen教授一起開發(fā)了用于火災(zāi)研究中傳熱分析的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輻射解算器（RADNNET-ZM）。他的研究興趣還包括熱輻射傳熱、智能消防和消防員健康監(jiān)測及材料等跨學(xué)科研究的機(jī)器學(xué)習(xí)，以及鋰離子電池的早期熱失控檢測技術(shù)。

  李剛，蘇州大學(xué)教授、博導(dǎo)，江蘇省第十五批“六大人才高峰”高層次人才、江蘇省僑聯(lián)青年委員會(huì)委員、香港理工大學(xué)江蘇校友會(huì)副會(huì)長。香港理工大學(xué)博士、美國塔夫茨大學(xué)訪問學(xué)者（導(dǎo)師：美國工程院David Kaplan院士）。長期在絲蛋白生物材料、醫(yī)用和智能紡織材料等交叉領(lǐng)域開展研究。在Advanced Functional Materials、Biomaterials等期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文150余篇，已授權(quán)國內(nèi)外專利50余件。主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等項(xiàng)目30余項(xiàng)，曾獲中國絲綢領(lǐng)域十大科技進(jìn)展獎(jiǎng)、中國商業(yè)聯(lián)合會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)、香港首屆創(chuàng)新大賽冠軍、江蘇省十大行業(yè)優(yōu)秀成果獎(jiǎng)等榮譽(yù)。主要學(xué)術(shù)兼職為中國生物材料學(xué)會(huì)智能仿生材料分會(huì)委員、中國科協(xié)培訓(xùn)和人才服務(wù)中心、國家藥監(jiān)局器審中心、中國和奧地利國家自然科學(xué)基金和“霍英東”科教獎(jiǎng)函評專家（https://web.suda.edu.cn/tcligang）。