殼聚糖治療牙周病的研究進(jìn)展

[摘要] 殼聚糖是迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一天然存在的陽離子多糖，因具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌、抗炎、抗癌、組織修復(fù)活性和巨大載藥能力等優(yōu)點(diǎn)，在組織工程中逐漸受到重視。作為一種炎癥破壞性疾病，牙周病發(fā)病率高且對(duì)口腔健康乃至全身健康都有重大影響。本文總結(jié)了殼聚糖在牙周治療中的再生支架、藥物遞送、抗菌作用、抗炎和促進(jìn)血管生成作用等，分析了目前存在的問題，指出了未來可能的發(fā)展方向，旨在為牙周病的治療提供新思路。

[關(guān)鍵詞] 牙周?。?殼聚糖； 多向支架； 藥物遞送； 抗菌

[中圖分類號(hào)] R781.4 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [doi] 10.7518/gjkq.2024037

牙周病是指發(fā)生在牙的支持組織（牙齦、牙周膜、牙槽骨和牙骨質(zhì)） 的炎癥性、破壞性疾病，即通常所說的牙周炎，主要和口腔微生態(tài)平衡的失調(diào)與宿主的高炎癥反應(yīng)有關(guān)[1]。牙周病的病變從牙齦波及到深部牙周組織的牙周膜、牙槽骨及牙骨質(zhì)，可導(dǎo)致牙周袋形成、牙齦退縮甚至牙松動(dòng)脫落[2]。Trindade等[3]進(jìn)行了一項(xiàng)涉及25個(gè)國(guó)家的系統(tǒng)回顧和薈萃分析，對(duì)混雜因素進(jìn)行處理后的結(jié)果表明，2011—2020年，成人的牙周炎患病率約為62%，重度牙周炎為23.6%。牙周病的發(fā)病率不斷上升，極大影響人們的生活質(zhì)量，此外，牙周病與糖尿病、心血管疾病等全身疾病之間的關(guān)系也越來越受到重視。牙周病的治療方面，目前非手術(shù)機(jī)械治療可以在很大程度上促進(jìn)牙周炎癥消退并去除齦下微生物生物膜，緩解臨床癥狀，但已喪失的牙周組織難以重建[4]，而牙周組織重建正是牙周病治療的理想目標(biāo)。

殼聚糖是甲殼素的完全或部分脫乙酰衍生物，甲殼素在酵母細(xì)胞壁、真菌和海洋甲殼動(dòng)物的殼中廣泛存在，是自然界中僅次于纖維素的最廣泛存在的天然多糖[5-6]。殼聚糖是一種長(zhǎng)鏈陽離子多糖，活性基團(tuán)包括伯氨基、伯羥基和仲羥基。其中，氨基氮含有自由電子對(duì)，容易吸附金屬陽離子，氨基的存在也使殼聚糖得以溶解在酸性水溶液中，形成陽離子聚合物，這種獨(dú)特的化學(xué)基團(tuán)使得殼聚糖成為自然界中存在的陽離子多糖，并賦予其具有獨(dú)特的生物學(xué)性能，如生物相容性、生物降解性、抗菌抗炎抗癌特性、適中的力學(xué)性能、組織修復(fù)活性和巨大載藥能力等[7-8]。除此之外，殼聚糖具有穩(wěn)定鈣磷離子形成無定形磷酸鈣的功能，鈣化合物可以通過成核生長(zhǎng)沉積在天然殼聚糖表面[1]；對(duì)于牙齒的釉質(zhì)，殼聚糖表面的陽離子性質(zhì)可能會(huì)吸引環(huán)境中的PO34 -離子并誘導(dǎo)成核，促進(jìn)無定形磷酸鈣的形成[9]。因此，它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有巨大潛力，包括藥物輸送、抗菌治療、傷口愈合、組織工程和癌癥治療等方面[10]。

臨床上，牙周病的治療主要包括基礎(chǔ)牙周治療、輔助治療和手術(shù)治療，其中輔助治療主要涉及系統(tǒng)抗菌和調(diào)節(jié)宿主免疫防御功能[2]，而殼聚糖在口腔環(huán)境中具有良好的抗菌和免疫調(diào)節(jié)作用。雖然目前殼聚糖在治療牙周病的臨床應(yīng)用方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到“產(chǎn)品化”的程度，尚處在實(shí)驗(yàn)室研究階段以評(píng)估其有效性及探索背后的機(jī)制，但不少體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究證據(jù)對(duì)其療效進(jìn)行了肯定。如Zhang等[11]將短鏈殼聚糖摻入共價(jià)四臂聚乙二醇網(wǎng)絡(luò)中，合成了半互穿網(wǎng)絡(luò)復(fù)合凝膠。該復(fù)合凝膠同時(shí)具備較好的生物相容性和優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度。此外，復(fù)合凝膠還通過靜電相互作用和鏈纏結(jié)輕松包裹阿司匹林，并在藥物釋放方面實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)14 d的緩釋，14 d后藥物釋放水平達(dá)到70%。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：該復(fù)合凝膠可以促進(jìn)牙周膜干細(xì)胞的增殖，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其促進(jìn)骨再生的潛能。

殼聚糖的脫乙酰度和相對(duì)分子質(zhì)量很大程度上決定了其生物學(xué)性能（如：溶解度、機(jī)械性能和生物活性等），但是殼聚糖不耐酸、機(jī)械性能不足、溶解度較低，限制其廣泛應(yīng)用。通過改性可以擴(kuò)大殼聚糖的應(yīng)用范圍，改善其生物學(xué)性能，目前主流的改性方法包括化學(xué)改性、物理改性和酶法改性。其聚合物主鏈上氨基、乙酰氨基、羧基這3種類型的活性位點(diǎn)使其非常適合化學(xué)修飾，從而產(chǎn)生具有離子特性、可控溶解度和親水性的衍生物。通過超聲波處理、電離輻射和機(jī)械研磨等物理改性手段可以制備凝膠[12]、納米顆粒[13]等形式，滿足多種需求。酶法改性即將酪氨酸酶、辣根過氧化物酶等活性物質(zhì)酶加入殼聚糖中以提高其生物活性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。酶法改性因其安全性、便捷性而逐漸得到推廣應(yīng)用[14]。

殼聚糖本身優(yōu)越的生物學(xué)性能使其越來越受到學(xué)者的關(guān)注，各種改性方式的不斷探索與優(yōu)化讓其臨床應(yīng)用更接近實(shí)踐。其較為廣譜的抗菌抗炎作用、較強(qiáng)的載藥能力讓其有望應(yīng)用于牙周病的預(yù)防和早期治療，多向支架的構(gòu)建更是為重度牙周炎的牙周組織再生提供了一個(gè)可能的選擇。本文回顧了殼聚糖在牙周疾病中可能的應(yīng)用方向（圖1），為牙周病的治療提供新思路。

1 殼聚糖在牙周病治療中的再生支架作用

再生是牙周病治療的終極目標(biāo)。利用生物材料構(gòu)建三維支架表面可以促進(jìn)細(xì)胞黏附、增殖和分化，從而為組織再生創(chuàng)造有利環(huán)境[15-17]。殼聚糖不僅具有良好的生物降解性、生物相容性和生物可再生性等優(yōu)點(diǎn)，而且可吸收性使其不僅方便臨床操作，更規(guī)避了二次手術(shù)操作的感染風(fēng)險(xiǎn)。殼聚糖本身具有良好的抗菌和抗炎癥特性，且具有適中的力學(xué)性能。基于殼聚糖的支架與其他聚合物和分子結(jié)合，可以保留殼聚糖本身的抗菌與抗炎癥性能，并提升其機(jī)械性能[8]。從引導(dǎo)組織再生（guided tissue regeneration，GTR） 到多向支架的構(gòu)建，殼聚糖都表現(xiàn)出極大的潛力[18]。

當(dāng)牙周組織受到損害時(shí)，與硬組織相比，軟組織的再生較為容易。GTR是一種基于屏障膜的技術(shù)，通過膜屏障的構(gòu)建，抑制了上皮和成纖維細(xì)胞遷移和生長(zhǎng)，為牙周膜細(xì)胞和成骨細(xì)胞創(chuàng)造足夠的空間，避免了因軟組織的過度修復(fù)擠占硬組織再生的空間而使得骨形成障礙，進(jìn)一步地，通過其支架結(jié)構(gòu)支持缺損部位，提高成骨細(xì)胞活性、促進(jìn)骨再生，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的牙周組織的再生。Niu等[19]結(jié)合溶劑澆鑄和靜電紡絲技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新型的聚酰胺-6/殼聚糖@納米羥磷灰石/聚酰胺-6（polyamide-6/chitosan@nano-hydroxyapatite/polyamide-6，PA6/CS@n-HA/PA6） 雙層組織導(dǎo)向膜。體外細(xì)胞培養(yǎng)研究表明，該雙層支架具有良好的生物安全性、生物活性、生物相容性，并能引導(dǎo)骨再生。Abdelaziz等[20]通過殼聚糖納米支架的構(gòu)建再次證明了其在組織再生和引導(dǎo)骨再生方面的潛力。Zhang等[21]通過靜電紡絲和凍干制備了殼聚糖/聚己內(nèi)酯/明膠夾層狀結(jié)構(gòu)，該復(fù)合支架表現(xiàn)出良好的物理化學(xué)性質(zhì)，如包括適當(dāng)?shù)目紫堵剩╨t;50%）、孔徑（約10 μm），以及良好機(jī)械穩(wěn)定性、溶脹性和親水性。Chichiricco等[22]用硅烷化羥丙基甲基纖維素（silanized hydroxypropyl methylcellulose，Si-HPMC） 和甲基丙烯酸羧甲基殼聚糖（methacrylated carboxymethyl chitosan，MA-CMCS）合成水凝膠膜，證實(shí)了這2種生物材料優(yōu)異的物理化學(xué)和機(jī)械性能，如降解性、細(xì)胞相容性、細(xì)胞屏障特性。

為了進(jìn)一步提高支架性能，還研究了多向支架技術(shù)，即通過每一層獨(dú)特的結(jié)構(gòu)引導(dǎo)牙周不同成分的再生[23]。Tamburaci等[24]利用冷凍干燥和靜電紡絲技術(shù)制備了一種新型雙層納米復(fù)合膜，該膜上層為殼聚糖/納米纖維組成的微孔層，充當(dāng)屏障阻止上皮和成纖維細(xì)胞在缺陷部位遷移和生長(zhǎng)，下層為殼聚糖和硅摻雜的納米羥磷灰石顆粒（Sidoped nanohydroxyapatite particles，Si-nHap） 構(gòu)成的多孔層，增加成骨細(xì)胞活性，促進(jìn)骨形成。結(jié)果顯示：微孔層平均纖維直徑為107 nm，具有阻擋性能，而多孔層具有81%～85%的高孔隙率，孔徑直徑為177～191 μm，適合細(xì)胞增殖。除了良好的機(jī)械性能外，該復(fù)合膜還具有抗菌活性。三層支架方面，通過中、低分子量殼聚糖的交聯(lián)冷凍干燥，結(jié)合電化學(xué)沉積方法，Varoni等[25]合成了一種基于殼聚糖的三層多孔支架，具體來說，不同相對(duì)分子質(zhì)量殼聚糖的交聯(lián)冷凍干燥后得到了2個(gè)用于骨和牙齦再生的多孔室，進(jìn)一步通過電化學(xué)沉積合成直徑約為450 μm的高取向微通道，從而驅(qū)動(dòng)牙周纖維向牙根生長(zhǎng)，通過不同孔徑支架的構(gòu)建使骨、牙齦、牙周膜三者的同時(shí)再生成為可能，該支架在小鼠體內(nèi)也顯示出良好的生物相容性。類似的，Shah等[26]通過控制不同層次殼聚糖的濃度構(gòu)建三層支架以實(shí)現(xiàn)不同功能。

總之，殼聚糖與其他聚合物生物材料或生物陶瓷結(jié)合時(shí)表現(xiàn)出更高的牙周再生潛力，通過構(gòu)建殼聚糖基質(zhì)，加入特定的生長(zhǎng)因子，可以有效地促進(jìn)牙周組織的再生和修復(fù)，特別是對(duì)于牙周袋形成的骨缺損有很好的治療效果。進(jìn)一步的，通過雙層或三層多向支架的構(gòu)建，牙周不同組織的同時(shí)再生成為可能[27]。值得注意的是，除了再生支架，應(yīng)用于牙周再生的殼聚糖還可以制備成膜型、納米顆粒型，各有其應(yīng)用特點(diǎn)[28]。Hsu等[29]發(fā)現(xiàn)：在殼聚糖膜上培養(yǎng)人牙齦成纖維細(xì)胞（humangingival fibroblasts，HGF） 可以增強(qiáng)其軟骨分化潛能。Wang等[30]利用殼聚糖的正電荷與帶負(fù)電荷的miRNA相吸引形成納米級(jí)復(fù)合物的原理設(shè)計(jì)出殼聚糖/透明質(zhì)酸/miRNA-21納米顆粒涂層，可以促進(jìn)HGF在光滑鈦植入物表面黏附、增殖和胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM） 產(chǎn)生，形成早期緊密的生物整合。

2 殼聚糖在牙周病治療中的藥物遞送作用

藥物遞送方面，殼聚糖具有優(yōu)異的生物相容性、生物降解性、抗菌活性、成膜能力和金屬離子螯合能力，克服了傳送藥物遞送載體疏水性、溶解度差、生物利用度低、藥物聚集和缺乏選擇性等問題[31]。殼聚糖中的各種官能團(tuán)可以被修飾以促進(jìn)藥物裝載，從而提供位點(diǎn)特異性藥物遞送，其獨(dú)特的陽離子性質(zhì)使得特定部位持續(xù)的藥物釋放成為可能，良好的生物相容性和降解性不僅提高了藥物的藥理學(xué)活性，更提高了治療效率。

藥物釋放機(jī)制方面，殼聚糖支架主要通過4種不同的方式釋放藥物，即擴(kuò)散、侵蝕、溶脹和基于刺激反應(yīng)控制釋放系統(tǒng)[32] （圖 2）。擴(kuò)散即藥物通過滲透作用從藥物遞送系統(tǒng)中央到達(dá)周圍介質(zhì)中發(fā)揮作用。侵蝕是指載藥支架從邊緣區(qū)域開始降解，導(dǎo)致搭載藥物的釋放[33-34]。溶脹是指藥物遞送系統(tǒng)吸收體液中物質(zhì)和水分后體積增加，藥物釋放動(dòng)力學(xué)改變，進(jìn)而溶解釋放出藥物[35-36]。值得注意的是刺激反應(yīng)控制藥物釋放系統(tǒng)是基于一種環(huán)境敏感機(jī)制，可對(duì)生物刺激（如pH、氧化還原、酶、葡萄糖和H2O2） 或物理刺激（如溫度、光、磁場(chǎng)、超聲波和電） 作出反應(yīng)[37]。Zhao等[38]通過偶聯(lián)羧甲基殼聚糖和無定形磷酸鈣合成了復(fù)合納米顆粒水凝膠，該顆粒的表面電荷是pH依賴性的，即pH變化可能影響顆粒相互作用，從而構(gòu)建了一種pH響應(yīng)支架。該水凝膠系統(tǒng)顯著提高了骨形態(tài)發(fā)生蛋白（bone morphogenetic protein，BMP） -9在體內(nèi)誘導(dǎo)成骨的效率和成熟度，同時(shí)抑制骨吸收。

殼聚糖藥物遞送系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用不僅提高藥物療效，還可以減少全身不良反應(yīng)。靶向輸送抗炎藥有助于實(shí)現(xiàn)炎癥和免疫反應(yīng)的健康平衡，?zdo?an等[39]在牙周炎大鼠模型中評(píng)估了局部遞送的含有殼聚糖的阿托伐他?。ㄙ|(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%） 制劑在治療牙周炎中的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：阿托伐他汀給藥后，與對(duì)照組相比，促炎[白細(xì)胞介素（interleukin，IL） -1β、IL-6和IL-8） ]和抗炎[轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF） -β1和TGF-β2]細(xì)胞因子的釋放減少，牙槽骨愈合顯著，在殼聚糖存在下抗炎作用增強(qiáng)。再生方面，Chang等[40]用殼聚糖包裹辛伐他?。╯imvastatin，SIM）和多西環(huán)素（doxycycline，DOX），并遞送至大鼠實(shí)驗(yàn)性牙周炎和大尺寸下頜骨缺損的部位，持續(xù)釋放的SIM和DOX驗(yàn)證了該納米球具有促進(jìn)牙周再生和修復(fù)大面積骨缺損的潛力。Xu等[41]以殼聚糖、β-甘油磷酸鈉（β-sodium glycerophosphate，β-GP） 和明膠為原料，制備了一種可注射的熱敏性水凝膠。該凝膠可持續(xù)釋放阿司匹林和促紅細(xì)胞生成素（erythropoietin，EPO），二者分別發(fā)揮抗炎和組織再生的藥理作用，體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了該水凝膠生物相容性及抗炎的再生效果。

3 殼聚糖在牙周病治療中的抗菌作用

牙周病涉及感染牙周病原體和宿主炎癥反應(yīng)的相互作用，導(dǎo)致組織破壞。殼聚糖對(duì)大多數(shù)革蘭陰性菌和革蘭陽性菌具有抗菌活性，除了作為遞送抗菌藥物的支架外，其本身也具有抗菌作用。

Arancibia等[42]在不同殼聚糖濃度（10 μg/mL～10 mg/mL） 下，通過分光光度法來測(cè)量懸浮液中的伴放線聚集桿菌和牙齦卟啉單胞菌2種細(xì)菌的濃度，并通過生長(zhǎng)曲線繪制了評(píng)估殼聚糖顆粒對(duì)牙周病原體的抗菌活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼聚糖在5 mg/mL的濃度下能很好地抑制伴放線聚集桿菌和牙齦卟啉單胞菌的生長(zhǎng)。通過對(duì)牙齦成纖維細(xì)胞細(xì)胞活力的測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)殼聚糖顆粒濃度為1 mg/mL時(shí)有較好的生物相容性，但需要進(jìn)一步的研究來確定可以抑制細(xì)菌生長(zhǎng)而不影響牙齦細(xì)胞的存活的最佳濃度。Divakar等[43]將殼聚糖與銀納米粒子結(jié)合，測(cè)試了其作為鈦牙種植體未來涂層材料的功效，結(jié)果發(fā)現(xiàn)銀殼聚糖納米顆粒對(duì)2種主要牙科病原體變異鏈球菌和牙齦卟啉單胞菌的生長(zhǎng)具有良好的抑制作用，它不僅抑制這2種測(cè)試細(xì)菌的黏附，而且能夠減少生物膜的形成。此外，研究團(tuán)隊(duì)使用MTT比色法分析評(píng)估納米顆粒處理后的牙齦成纖維細(xì)胞的細(xì)胞活力，證實(shí)了該材料具有良好的生物相容性研究。Zupan?i?等[44]成功地開發(fā)了一種由殼聚糖/聚氧化乙烯納米纖維層和聚己內(nèi)酯納米纖維層組成的雙層納米纖維墊，基于平板抗菌譜分析，所開發(fā)的雙層納米纖維墊顯示出對(duì)大腸桿菌和伴放線聚集桿菌的抗菌活性。Peng等[45]開發(fā)了一個(gè)類似口腔牙周袋的體外3D牙齦模型，以培養(yǎng)金黃色葡萄球菌、伴放線聚集桿菌和牙齦卟啉單胞菌形成生物膜，制備了殼聚糖水凝膠并評(píng)估了其與光動(dòng)力滅活技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用的抗菌效果，結(jié)果表明：殼聚糖凝膠不僅增強(qiáng)了光動(dòng)力療法的滅菌效果，在未應(yīng)用光動(dòng)力技術(shù)時(shí)殼聚糖本身也具有抗菌能力。這些研究表明，殼聚糖作為一種天然抗菌劑，對(duì)口腔感染中多種細(xì)菌具有很好的抗菌活性。

關(guān)于抗菌機(jī)制目前尚未完全闡明，但許多科學(xué)家已經(jīng)提出了2種核心觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為殼聚糖含有許多帶正電荷的氨基，這些氨基與細(xì)菌細(xì)胞膜表面帶負(fù)電荷的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和多糖相互作用，可能導(dǎo)致在細(xì)胞周圍形成不透水層，阻止了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等的運(yùn)輸并破壞細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)。這一觀點(diǎn)在幾項(xiàng)研究中得到了證實(shí)：增加殼聚糖上以-NH+3形式存在的正電荷數(shù)量（脫乙酰化），可增加殼聚糖的抗菌活性[46-47]；而減少鼠傷寒沙門氏菌細(xì)胞壁上的陰離子數(shù)量可降低殼聚糖的抗菌活性[48]。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，低相對(duì)分子質(zhì)量殼聚糖可以穿透細(xì)胞，改變DNA的構(gòu)象，抑制細(xì)菌RNA和蛋白質(zhì)的合成[49-50]。

4 殼聚糖在牙周病治療中的抗炎和促進(jìn)血管生成作用

牙周病在發(fā)生發(fā)展過程中，宿主對(duì)細(xì)菌損傷的免疫炎癥反應(yīng)發(fā)揮重要作用，抑制牙周炎癥和調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)可以改善牙周病變。殼聚糖除了可以搭載抗炎藥物緩解疾病進(jìn)展外，其本身也具有抗炎作用。主要機(jī)制有以下2點(diǎn)：一方面，殼聚糖可以促進(jìn)抗炎相關(guān)細(xì)胞因子如IL-10的合成，抑制炎性因子如腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF） -α的合成；另一方面，其可以促進(jìn)巨噬細(xì)胞從M1型向M2型的分化。具體來說，M1型巨噬細(xì)胞是一種“經(jīng)典”活化狀態(tài)的巨噬細(xì)胞，通過釋放促炎因子來引發(fā)免疫反應(yīng)和組織炎癥。M2型巨噬細(xì)胞是一種“替代”活化狀態(tài)的巨噬細(xì)胞，主要通過產(chǎn)生抗炎因子來抑制炎癥反應(yīng)，在修復(fù)和再生過程中起關(guān)鍵作用，能夠清除細(xì)胞殘骸、促進(jìn)血管生成和組織修復(fù)，并抑制炎癥反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)程。M1型巨噬細(xì)胞向M2型巨噬細(xì)胞的轉(zhuǎn)化對(duì)于炎癥過程的正常進(jìn)行和恢復(fù)至關(guān)重要[51-52]。

Davydova等[53]對(duì)比了低分子量殼聚糖和高分子量殼聚糖在小鼠體內(nèi)的抗炎作用，結(jié)果表明：高分子和低分子殼聚糖刺激小鼠血清中抗炎細(xì)胞因子IL-10的合成，此外，高分子殼聚糖在體外抑制內(nèi)毒素誘導(dǎo)的TNF-α的合成。Cosco等[13]采用噴霧干燥技術(shù)將蘆丁微膠囊化在殼聚糖基質(zhì)中，通過測(cè)定IL-1β和IL-6的水平，研究了載蘆丁殼聚糖微球細(xì)菌脂多糖處理的人角質(zhì)形成細(xì)胞和人軟骨細(xì)胞體外模型中的抗炎活性，結(jié)果表明：與游離蘆丁相比，負(fù)載蘆丁的殼聚糖微球顯示出更高的體外抗炎活性。Ji等[54]通過體外實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)殼聚糖和季銨化殼聚糖對(duì)脂多糖（lipopolysaccharide，LPS） 刺激的人牙周膜細(xì)胞中IL-1β和TNF-α的調(diào)節(jié)作用，酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)表明：殼聚糖在24、48和72 h均能抑制IL-1β和TNF-α的產(chǎn)生。除了相關(guān)炎癥因子外，促炎巨噬細(xì)胞與抗炎巨噬細(xì)胞的比例增高是牙周炎加重的原因之一。牙髓干細(xì)胞衍生的外泌體可以調(diào)節(jié)牙周組織中巨噬細(xì)胞表型。Shen等[55]的研究發(fā)現(xiàn)：牙髓干細(xì)胞衍生的外泌體摻入的殼聚糖水凝膠可以更好的增加抗炎巨噬細(xì)胞的比例，抑制牙周炎小鼠牙周組織的炎癥反應(yīng)，加速牙周炎小鼠牙槽骨和牙周上皮的愈合。

血管生成是許多組織和器官修復(fù)以及再生的最重要過程之一，其在牙周病等疾病后的牙齒組織修復(fù)中也起著重要作用。新形成的血管參與臨時(shí)肉芽組織的形成，氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、各種生長(zhǎng)因子得以運(yùn)輸?shù)绞軗p組織以促進(jìn)其愈合[56]。血管再生是一個(gè)復(fù)雜的過程，不僅需要各種細(xì)胞因子（血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、血管生成素、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β） 的協(xié)同作用，還需要細(xì)胞外基質(zhì)通過提供支架支持和發(fā)送信號(hào)來調(diào)節(jié)血管生成[57]。而殼聚糖作為一種天然存在的生物活性材料不僅可以作為支架促進(jìn)血管生成，其本身也具有促進(jìn)血管生成的能力。Divband等[58]用制備了負(fù)載堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的殼聚糖支架，研究其對(duì)人牙髓干細(xì)胞血管生成誘導(dǎo)的影響，通過實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)（polymerase chain reaction，PCR） 和Western印跡分析在基因和蛋白質(zhì)水平上血管生成標(biāo)記物的量，結(jié)果表明：該支架具有促進(jìn)人牙髓干細(xì)胞血管生成的潛力。Malik等[59]用殼聚糖負(fù)載不同濃度甲狀腺素（0.1、0.5和1 μg/mL）合成水凝膠，在雞絨毛膜尿囊膜中測(cè)試水凝膠的血管生成潛力，結(jié)果表明：含有0.1 μg/mL甲狀腺素的殼聚糖水凝膠顯示出最大的血管生成能力。此外，殼聚糖搭載NO、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、膠原肽等也可以加速創(chuàng)傷愈合、促進(jìn)血管再生[60-65]。然而也有研究報(bào)道出矛盾的結(jié)果，如Jiang等[66]通過體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)估了殼聚糖的抗腫瘤血管生成作用，證據(jù)不支持其具有相關(guān)作用。

5 小結(jié)

殼聚糖作為天然多糖中迄今為止發(fā)現(xiàn)的唯一的堿性多糖，具有生物相容性、生物可降解性、抑菌抗炎、GTR等多種生理功能，在生物醫(yī)療領(lǐng)域逐漸受到重視，含有殼聚糖活性成分的漱口水、牙膏等口腔保健產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入人們的生活，歸根到底得益于其優(yōu)異的生物學(xué)性能。殼聚糖作為藥物遞送系統(tǒng)的局部給藥方式不僅降低全身不良反應(yīng)和過量給藥的風(fēng)險(xiǎn)，而且使藥物以最佳濃度在整個(gè)愈合期間有效和可持續(xù)地到達(dá)靶位點(diǎn)，多向支架的構(gòu)建讓“牙周再生”這一牙周治療目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)成為可能，其對(duì)多種口腔細(xì)菌的抑制作用使其有望成為有效的抗菌材料。

殼聚糖在治療牙周病方面潛力巨大，而口腔健康狀況與全身健康狀況密切相關(guān)。大量研究[67]表明：牙周病與不良妊娠結(jié)局、心血管疾病、中風(fēng)、肺部疾病和糖尿病有關(guān)，而這些疾病又會(huì)進(jìn)一步使得牙周狀況惡化。Liu等[68]制備了一種負(fù)載甲硝唑葡萄糖敏感性水凝膠膜，通過紫外線照射賦予殼聚糖支架葡萄糖敏感性。在高葡萄糖濃度下，殼聚糖水凝膠通過對(duì)自身微孔結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，得以釋放更多的甲硝唑，從而提高高葡萄糖濃度下對(duì)牙齦卟啉單胞菌的抗菌活性，這為糖尿病患者的牙周病臨床治療提供了一種新的方法。此外，不少研究發(fā)現(xiàn)殼聚糖水凝膠敷料在糖尿病慢性傷口管理中顯示出巨大的潛力[69-70]。

盡管殼聚糖在生物醫(yī)療領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的潛力，仍有很多問題值得進(jìn)一步探究解決。如殼聚糖作為再生支架的機(jī)械性能有待提高，在藥物遞送系統(tǒng)中生物活性分子釋放機(jī)制和控制機(jī)制尚不清楚。抗菌方面，殼聚糖在不同濃度下的抗菌效果、對(duì)不同菌種的抗菌作用、在體內(nèi)的降解分布過程等問題都可能會(huì)影響其在牙周治療中的應(yīng)用效果。殼聚糖促進(jìn)血管生成的作用也有矛盾的研究結(jié)果被報(bào)道，可能與殼聚糖作用的組織微環(huán)境有關(guān)。此外，穩(wěn)定性方面，口腔環(huán)境復(fù)雜多變，酶、pH值、溫度等都會(huì)影響殼聚糖在口腔環(huán)境中的穩(wěn)定性。殼聚糖與口腔微生態(tài)之間相互影響，不僅口腔環(huán)境影響殼聚糖的治療效果和生物活性，殼聚糖本身可能會(huì)影響口腔微生物的生長(zhǎng)和代謝，但這種影響的具體機(jī)制尚不清楚。雖然殼聚糖本身具有良好的生物相容性，但其降解產(chǎn)物的影響有待進(jìn)一步研究。殼聚糖在牙周治療中的應(yīng)用方式和使用劑量、基于殼聚糖支架的最佳的藥物裝載方式和藥物釋放曲線、不同相對(duì)分子質(zhì)量殼聚糖的抗菌機(jī)制及如何發(fā)揮最大抗菌性能等問題都有待進(jìn)一步探討解決。

綜上所述，牙周組織具有十分精密的結(jié)構(gòu)，其再生受眾多生物事件調(diào)控，通過對(duì)殼聚糖精準(zhǔn)化學(xué)改性、物理改性、酶法改性等方式可以進(jìn)一步改善其性能，以將基于殼聚糖治療牙周病的理念轉(zhuǎn)化為安全、有效的臨床實(shí)踐。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。

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（本文編輯 王姝）

[基金項(xiàng)目] 國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（21978179，31800114）；四川大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃（C2023122912）