一、研究背景

口腔是人體中一個多樣化的微生物群落，有 700 多種細(xì)菌。當(dāng)牙菌斑或生物膜積聚在牙齦附近和牙齒上時，正常的口腔微生物群就會失調(diào)，導(dǎo)致牙周炎、齲齒和牙齦炎等口腔疾病。牙周炎影響著全球近 7.43 億人，其中約 11% 的人患有嚴(yán)重的牙周炎。此外，牙周炎被認(rèn)為是成人牙齒脫落的主要原因。它還與人類疾病有相互影響的關(guān)系，如糖尿病、炎癥性骨質(zhì)流失 (BL)、動脈粥樣硬化性心血管疾病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、阿爾茨海默病、不良妊娠等。口腔衛(wèi)生不良時，細(xì)菌和真菌就會在牙齦上積聚，形成牙菌斑。其中，革蘭氏陰性厭氧菌、螺旋體和病毒是牙周炎的主要致病因素。如不及時治療，牙周組織可能受損，包括牙槽骨、牙周韌帶（PDL）和牙齦。

作為一種慢性炎癥性疾病，牙周炎是宿主對病原體的先天性免疫反應(yīng)的一種表現(xiàn)。牙周炎可導(dǎo)致無法恢復(fù)的軟組織損傷和嚴(yán)重的牙槽骨壞死。因此，牙周治療應(yīng)消除炎癥，實現(xiàn)牙周骨再生。如圖 1 所示，治療牙周炎可采用多種手術(shù)方法和非手術(shù)方法。非手術(shù)牙周治療主要用于消除炎癥，防止病情惡化，但失去的牙周支持結(jié)構(gòu)無法重建和再生。手術(shù)方法可使受損的牙周組織再生，是目前較好的治療方法。骨移植、基因治療和局部給藥生長因子是其他治療方式。然而，這些方法都存在缺陷，如骨移植中的自體移植和免疫排斥反應(yīng)有限、宿主免疫反應(yīng)弱和基因治療引發(fā)的腫瘤生成、生長因子不穩(wěn)定等。導(dǎo)向組織再生（GTR）作為一種牙周炎外科治療方法，自 20 世紀(jì) 80 年代開始應(yīng)用。其治療原理是通過建立機(jī)械屏障膜，阻止上皮和結(jié)締組織生長來解決缺損問題，從而實現(xiàn)牙周組織再生。此外，屏障膜還能粘附在周圍組織上，從而最大限度地減少細(xì)菌活動，誘導(dǎo)骨分化。因此，GTR 已成為外科治療的較佳選擇，可進(jìn)一步促進(jìn)牙周組織再生。考慮到口腔環(huán)境的特殊性，用于組織再生的牙周屏障膜應(yīng)具備以下特性： 1) 無細(xì)胞毒性、無刺激性、無免疫原性、無對組織的不良反應(yīng)、無對機(jī)體的排斥反應(yīng)；2) 良好的生物相容性，有利于細(xì)胞的粘附和增殖；3) 特定的比表面積和高孔隙率，有利于細(xì)胞組織和血管的生長，從而促進(jìn)蛋白質(zhì)的吸收； 4）一定的機(jī)械強(qiáng)度，以滿足手術(shù)操作和手術(shù)區(qū)域組織產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力； 5）明顯的生物可降解性或可吸收性，從而避免二次手術(shù)切除屏障膜，其中屏障膜的降解速度可與新組織生成速度同步。因此，應(yīng)謹(jǐn)慎選擇屏障膜的材料和制備工藝。

圖1.牙周治療的常用方法。

二、摘要

牙周炎是口腔健康的一大威脅，促使科學(xué)家不斷研究新的治療技術(shù)。電紡絲設(shè)備制備的納米纖維膜具有較大的比表面積和較高的孔隙率。一方面，電紡納米纖維可以提高蛋白質(zhì)的吸收能力，促進(jìn)特定基因的表達(dá)。另一方面，它們可以提高細(xì)胞粘附性能，防止成纖維細(xì)胞穿過屏障膜。因此，電紡絲在牙周治療中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。目前，許多具有抗菌、消炎和組織再生功能的口腔納米纖維膜已被制備用于牙周治療。本文首先介紹了電紡絲設(shè)備的工藝。然后，總結(jié)了用于治療牙周炎的電紡納米纖維膜的常用聚合物。最后，介紹了通過電紡絲制備的用于牙周治療的不同類型的納米纖維膜，并闡述了電紡絲治療牙周炎的未來發(fā)展。

三、 結(jié)論

電紡納米纖維具有高孔隙率和高比表面積，有利于細(xì)胞組織和血管的生長，促進(jìn)蛋白質(zhì)的吸收；納米纖維的高密度多孔結(jié)構(gòu)可使氧氣滲透；它與細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）的尺度和形態(tài)相似，有利于細(xì)胞粘附、增殖和分化。電紡絲制備的納米纖維膜無毒、無刺激、生物相容性好、機(jī)械性能優(yōu)異、可降解。它能滿足口腔的特殊環(huán)境，因此可用于牙周炎的治療。

雖然聚合物種類繁多，但可直接用于電紡絲的聚合物數(shù)量有限。 同時，能夠滿足無毒、相容性好、機(jī)械性能優(yōu)異、可降解的聚合物較少，從而限制了電紡納米纖維在牙周炎治療中的應(yīng)用。其次，單一藥物難以實現(xiàn)牙周炎的綜合治療。藥物的藥理特性和藥物在納米纖維中的釋放機(jī)制也會影響牙周炎的治療效果。因此，開發(fā)多流體電紡絲或?qū)㈦娂徑z與化學(xué)后處理和三維打印相結(jié)合，可以改善聚合物的缺點(diǎn)。另一方面，制備具有多重藥物協(xié)同效應(yīng)和藥物控釋特性的復(fù)雜結(jié)構(gòu)電紡納米纖維，可為牙周炎的治療提供更廣闊的發(fā)展空間。

圖2.電紡絲裝置和電紡絲工藝示意圖

 

圖3.電紡絲工藝分類示意圖及其各自的纖維結(jié)構(gòu)。

 

圖4.用于電紡絲的天然聚合物。(A) 原位電紡 Zein/TEO 的示意圖。原位電紡玉米蛋白/苔蘚精油膜作為有效的抗菌傷口敷料。(B) 電紡絲制備的 Gel-CIP/HPβCD-IC 納米纖維示意圖。快速溶解的電紡明膠納米纖維包裹環(huán)丙沙星/環(huán)糊精包合物。

 

圖5.同軸電紡絲治療牙周炎。(A) 通過同軸電紡制備的 MNA-PLGA/NAR-PVP 納米纖維示意圖。（B）同軸電紡制備納米纖維膠束膜：（I）SP-PMs 制備工藝示意圖；（II）同軸電紡工藝示意圖。

 

圖6.用于治療牙周炎的電紡多層納米纖維膜。(A) 新型功能分級膜的連續(xù)多層電紡絲。用于牙周再生的新型空間設(shè)計和功能分級電紡納米纖維膜。