殼聚糖及其衍生物在牙周應(yīng)用的研究進(jìn)展

陳宏偉(綜述)，趙利芬(審校)

(昆明醫(yī)學(xué)院海源學(xué)院口腔綜合實(shí)驗(yàn)室，昆明 650106)

殼聚糖的化學(xué)名稱(chēng)是(1,4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖，還可以把它叫做殼多糖，或者甲殼糖[1]。殼聚糖具有良好的成膜性、可降解性[2]、抗菌性[3]、生物相容性[4]、有促進(jìn)傷口愈合、引導(dǎo)骨形成等功能，能制成緩釋或控釋制劑。最近幾年殼聚糖及其衍生物在牙周應(yīng)用研究方面逐漸受到重視，該文綜述了近年來(lái)殼聚糖及其衍生物(羥甲基殼聚糖、單甲氧基聚乙二醇?xì)ぞ厶恰ぞ厶羌{米微球、殼聚糖季銨鹽、β-磷酸三鈣殼聚糖、甘油磷酸鈣殼聚糖等)在牙周方面的研究進(jìn)展。

1 緩釋載體

牙周袋內(nèi)和口腔黏膜表面的藥物作用時(shí)間越長(zhǎng)，作用效果越好，但是口腔里唾液對(duì)藥物的沖刷作用，使得藥物作用時(shí)間明顯縮短，尋求一種延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間的方法是牙周病治療的焦點(diǎn)。Duan等[5]發(fā)現(xiàn)改性殼聚糖有較好的生物黏附性和通透性，對(duì)藥物在細(xì)胞表面?zhèn)鬏斊鸬胶芎玫母纳谱饔?，可被用作藥物緩釋載體。Adhiyaman等[6]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)海藻酸鹽改性后的殼聚糖作為微粒載體使藥物的釋放時(shí)間明顯延長(zhǎng)。用含有羧甲基殼聚糖聯(lián)合聚乙烯醇制備的奧硝唑緩釋藥膜，放入患有牙周病的Wistar大鼠的牙周袋內(nèi)，發(fā)現(xiàn)奧硝唑維持較高藥物濃度的時(shí)間達(dá)到5 d，相比較體外釋放時(shí)間(160 min)顯著延長(zhǎng)[7]。孫佳麗等[8]觀察改善殼聚糖單甲氧基聚乙二醇水凝膠給藥體系可較好地保護(hù)生物大分子的活性，適合生物大分子藥物傳送，同時(shí)對(duì)難溶的化學(xué)藥物突釋也有一定的抑制作用。安世昌等[9]研究了復(fù)合殼聚糖納米微球聚乳酸-羥基乙酸/納米羥基磷灰石緩釋載體系統(tǒng)對(duì)蛋白的緩釋作用，實(shí)驗(yàn)以牛血清蛋白為模型藥物，以離子凝膠法制備殼聚糖微球。結(jié)果顯示：聚乳酸-羥基乙酸/納米羥基磷灰石支架對(duì)牛血清蛋白的2 d累計(jì)釋放量為85%，而復(fù)合殼聚糖納米微球聚乳酸-羥基乙酸/納米羥基磷灰石復(fù)合支架對(duì)牛血清蛋白的9 d累計(jì)釋放量分別是48.9%和35.7%。提示制作的復(fù)合殼聚糖納米微球和聚乳酸-羥基乙酸/納米羥基磷灰石支架材料對(duì)牛血清蛋白有良好的緩釋作用，復(fù)合支架材料形態(tài)好，強(qiáng)度和降解速率合適。

2 抑菌作用

牙周病的主要致病菌有伴放線放線桿菌，牙齦卟啉單胞菌，中間普氏菌等。牙周病的有效預(yù)防就是抑制致病菌。殼聚糖及其衍生物作為抗菌劑已經(jīng)研究多年[10-12]，吉秋霞等[13]采用瓊脂擴(kuò)散法測(cè)定殼聚糖及其季銨鹽溫敏水凝膠對(duì)牙周病的主要致病菌的最小抑菌濃度和抑菌環(huán)直徑，結(jié)果顯示殼聚糖及其季銨鹽對(duì)3種牙周常見(jiàn)致病菌有較強(qiáng)的抑菌活性。趙紅梅等[14]研究了含羥甲基殼聚糖的口香糖的抑菌作用，先將被測(cè)者分為兩組，一組為咀嚼口香糖組，另外一組為含漱洗液組。試驗(yàn)開(kāi)始前先取受試者的唾液進(jìn)行細(xì)菌含量的測(cè)試。在口腔漱洗液測(cè)試時(shí)，被測(cè)者先用10 mL漱洗液漱口30 s，然后休息9 min 30 s；在口香糖的測(cè)試試驗(yàn)中，被測(cè)者先咀嚼口香糖5 min，再休息5 min；反復(fù)進(jìn)行5次測(cè)試，然后進(jìn)行細(xì)菌含量的測(cè)試，測(cè)試選的時(shí)間是在0、30、60 min時(shí)。在取樣的這三個(gè)時(shí)間段內(nèi)兩組相比，咀嚼含羥甲基殼聚糖口香糖的被測(cè)者口腔細(xì)菌的含量明顯減少。說(shuō)明咀嚼含羥甲基殼聚糖的口香糖具有更明顯的抗菌效果。此項(xiàng)研究證明，使用像殼聚糖及其衍生物這樣的天然物質(zhì)，對(duì)口腔健康有很大益處。

3 引導(dǎo)組織再生

牙周治療的理想目標(biāo)是促進(jìn)牙周再生，使因疾病喪失的牙周組織能夠得到重建。而組織工程技術(shù)使牙周組織的重建成為了可能，組織工程技術(shù)要求置入的材料有以下特點(diǎn)：可以激發(fā)正常的組織活性；能夠促進(jìn)細(xì)胞的分化、凋亡、遷移、黏附、生長(zhǎng)；組織相容性好，不會(huì)因?yàn)橥饨鐥l件的變化引起組織不良反應(yīng)。牙周引導(dǎo)組織再生(guided tissue regeneration，GTR)技術(shù)的出現(xiàn)，使牙周疾病造成的牙周組織的缺損修復(fù)成為了可能。各種膜在GTR的過(guò)程中，扮演著重要的角色。天然的高分子材料殼聚糖，有很強(qiáng)的可降解性，降解后變?yōu)榘被嗵?，氨基多糖是機(jī)體代謝所需的，對(duì)組織無(wú)不良反應(yīng)。材料表面很光滑，從而使組織的黏附力減少，細(xì)菌的附著降低，減少植入體插入過(guò)程中細(xì)胞和組織的損傷情況，促進(jìn)傷口愈合。殼聚糖還可以很容易地加工成膜、凝膠、納米纖維、納米粒子、支架和海綿形式，可以用在藥物輸送系統(tǒng)[15]。賈洪誠(chéng)等[16]用28只患有牙周炎的大鼠作為實(shí)驗(yàn)組，在牙周袋內(nèi)注入殼聚糖-抗壞血酸鹽膠體，再用28只患有牙周炎的大鼠作為對(duì)照組，在牙周袋內(nèi)注入生理鹽水進(jìn)行治療。治療后不同時(shí)間進(jìn)行臨床檢查、形態(tài)學(xué)測(cè)量和組織學(xué)觀察。發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的附著喪失程度、牙齦指數(shù)、牙齒松動(dòng)度、菌斑指數(shù)、牙周袋深度均比對(duì)照組低。實(shí)驗(yàn)組炎癥浸潤(rùn)程度顯著低于對(duì)照組，且再生和修復(fù)能力也有所改善。Boynuegri等[17]評(píng)價(jià)了殼聚糖凝膠對(duì)牙槽骨內(nèi)病變的作用，他是從臨床研究和X線兩方面研究的，在牙周再生方面具有一定的應(yīng)用價(jià)值。Liao等[18]將β-磷酸三鈣/殼聚糖/人類(lèi)牙周膜細(xì)胞復(fù)合支架置入裸鼠皮下，實(shí)驗(yàn)表明在復(fù)合支架中人類(lèi)牙周膜細(xì)胞大量繁殖，而且四周的血管也長(zhǎng)入到牙周膜中，堿性磷酸酶和骨核蛋白的表達(dá)能力上調(diào)。趙利芬等[19]、李志宏等[20]研究表明，殼聚糖/葡甘聚糖含量比為3∶0,2∶1,1∶1和1∶2制備的混合膜能促進(jìn)人牙周膜細(xì)胞生長(zhǎng)的作用,且可增強(qiáng)堿性成纖維生長(zhǎng)因子的生物效應(yīng)。但以殼聚糖與葡甘聚糖膜含量比為2∶1的混合膜評(píng)價(jià)最好。研究結(jié)果提示，所獲得的混合膜初步具備了GTR生物膜和組織工程支架的基本性能。

4 修復(fù)骨缺損

牙周病造成牙槽骨吸收，導(dǎo)致牙齒脫落，直接影響患者生活質(zhì)量，對(duì)細(xì)胞的研究已經(jīng)明確，骨吸收受白細(xì)胞介素1、白細(xì)胞介素6、腫瘤壞死因子和淋巴毒素等因素的調(diào)節(jié)。菌斑在齦溝內(nèi)釋放的脂多糖和其他產(chǎn)物，使牙齦組織里的成骨細(xì)胞和免疫細(xì)胞釋放炎性介質(zhì)，巨噬細(xì)胞和成纖維細(xì)胞被激活，這些細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子和前列腺素E2，可以誘導(dǎo)破骨細(xì)胞形成，從而導(dǎo)致牙槽骨吸收。以提高牙周病治療效果，促進(jìn)牙槽骨再生，恢復(fù)牙周的形態(tài)與咀嚼功能為目的的一般的治療方法是利用自體骨或者異體骨移植，但是效果不理想，現(xiàn)在治療骨缺損的熱點(diǎn)是利用組織工程學(xué)的方法使骨的再生能力增強(qiáng)，還能提高新生骨的穩(wěn)定性，骨移植的成活率大大提高。Yan等[21]將羥乙基纖維素(hydroxyethyl cellulose，HEC)植入到殼聚糖-甘油磷酸鈣(chitosan-calcium glycerophosphate,CS-GP)中，使凝膠的凝固溫度和生物相容性得到了改善。在體溫狀態(tài)下CS-GP-HEC凝膠系統(tǒng)就能凝固，這種凝膠系統(tǒng)和鼠骨髓基質(zhì)細(xì)胞生物相容性良好。還有學(xué)者研究了在體外殼聚糖-膠原支架促使人牙周膜細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槌晒羌?xì)胞的能力，研究結(jié)果顯示結(jié)合了血小板源性生長(zhǎng)因子支架的細(xì)胞繁殖能力明顯增強(qiáng)[22]，將支架植入犬的頜骨內(nèi)，骨形成非常明顯。以上結(jié)果均顯示，殼聚糖溫敏凝膠給細(xì)胞增殖提供了一個(gè)很好的環(huán)境，殼聚糖溫敏凝膠操作方便，有可吸收性，不會(huì)對(duì)患者造成有很大的創(chuàng)傷，患者很容易接受，尤其適合骨缺損不規(guī)則者，是骨組織工程支架很好的選擇材料[23]。

5 結(jié) 語(yǔ)

殼聚糖在各個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的認(rèn)可，殼聚糖及其衍生物的抑菌活性是可以肯定的，但其抑菌作用還沒(méi)有一個(gè)明確的機(jī)制，對(duì)其抑菌趨勢(shì)及規(guī)律還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，因此在以后的研究中還應(yīng)該加強(qiáng)其規(guī)律性的研究，從而認(rèn)清其抑菌機(jī)制。另外殼聚糖存在降解不易控制、吸水性強(qiáng)，殼聚糖膜的濕態(tài)機(jī)械強(qiáng)度較差，殼聚糖的降解時(shí)間與牙周組織再生時(shí)間不相符等缺點(diǎn)。這些問(wèn)題的存在，使殼聚糖在臨床的推廣受到限制。相信隨著對(duì)殼聚糖性質(zhì)的深入研究，必將在牙周緩釋載體、牙周抑菌、牙周組織再生，以及牙周骨組織修復(fù)方面有廣泛的應(yīng)用前景。

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