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  牙周炎是一種慢性多因素炎癥性口腔疾病，可出現牙齦退縮、牙周附著喪失、牙槽骨吸收和牙齒松動移位，最終可致牙齒喪失的嚴重后果。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）、透明質酸（HA）等）、無機材料（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、復合材料和納米材料等。復雜的口腔微環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（干細胞、生物活性分子、基因等），實現牙周受損部位的細菌清除和組織再生。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在牙周再生領域的最新進展，為設計和開發用于牙周組織再生治療的創新生物材料和藥物遞送系統提供參考。

  2025年5月7日，蘇州大學現代絲綢國家工程實驗室李剛教授與美國國家標準與技術研究院Wai Cheong Tam博士合作在國際學術期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上發表題為“Advances in harnessing biological macromolecules for periodontal tissue regeneration: A review”綜述文章。蘇州大學碩士研究生楊冬逸、蘇州大學附屬兒童醫院何東為共同第一作者，蘇州大學李剛教授和美國國家標準與技術研究院Wai Cheong Tam博士為共同通訊作者，合作作者還包括蘇州大學楊反磊、孟祥有、蘇州大學附屬第一醫院鄭凱、廣西大學林海濤及蘇州大學附屬第四醫院程燚。該工作得到了國家自然科學基金面上項目、國家重點研發計劃、科技部國際合作和江蘇省科技廳國際合作等項目的支持。

  該綜述系統梳理了牙周組織工程領域生物大分子材料的最新研究進展，涵蓋了材料選擇、牙周再生技術、藥物遞送系統及細胞-分子調控機制等主要內容（圖1）。文章概述了生物大分子材料在牙周組織再生應用中的優缺點，指出開發在微納米尺度上密切模擬牙周組織結構的新型生物材料是實現功能性牙周組織再生的先決條件。討論了如何結合再生手術和組織工程支架共同實現治療效果的最優化，然后重點探討了不同藥物遞送系統的應用形式，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兼具生物安全性與藥物持續穩定釋放能力。同時，細胞和生物活性分子（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，有望成為推動牙周再生領域發展的新路徑，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）

  當前，牙周再生的重點主要聚焦于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與組織工程支架相結合，以實現治療效果的最優化。理想的組織支架需在傷口愈合過程中協調軟硬組織修復的協同反應，不僅要具備穩定的三維立體結構和適宜的空間尺寸，還需維持長期生物力學穩定性，從而促進再生牙槽骨與牙根表面新生牙骨質之間形成功能性牙周附著。此外，支架應集成屏障膜功能，有效阻止上皮細胞向缺損區遷移，同時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，每一層都旨在引導特定的目標組織再生（圖2）。在綜合牙周再生中，靶組織為PDL、AB和CM。雙相支架有兩個不同的階段，可以同時靶向兩個不同的組織：PDL-AB，AB-CM或PDL-CM。而三相支架可以同時調控三種不同的組織：PDL-AM-CM。相較于傳統單相材料，多相支架不僅可以為細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引導牙周各組分的有序再生，在構建功能性牙周組織結構的應用中展現出顯著優勢。

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天時膠原層的SEM圖像；D.（a）多功能SF膜的制備、功能及應用示意圖；（b）影像學對創面愈合和瘢痕形成狀況的宏觀評價；（c）肉芽組織溶液細菌菌落圖像，*p<0.05， **p<0.01。

  在滿足藥物遞送條件的基礎上，修復受損牙周組織的另一個挑戰：細胞生存的微環境在牙周組織形成過程中和牙齒完全發育后并不相同。盡管通過生物材料、藥物遞送、引導組織再生技術等可以部分恢復結構和功能，但仍無法完全替代原始組織。當前，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，發揮免疫調節和分化作用；B. 生物活性分子在口腔內的作用機理圖；C.（a）骨膜蛋白促進牙周再生的機制示意圖；（b和c）流式細胞術分析巨噬細胞中促炎和抗炎標志物的表達；D. 基因治療的兩種主要策略：體內和體外遞送。

  牙周炎的治療是一個長期、系統的過程，涉及支架材料、藥物遞送和組織再生等關鍵環節。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，而力學性能突出的無機生物大分子材料通常用于AB和CM再生。現階段流行的多組分復合材料，旨在構建合適的微環境和支架系統促進牙周再生。傳統牙周手術作用有限，且穩定性較差，易引發傷口感染和炎癥復發等術后問題。近年來開發設計的功能化多層支架，通過物理屏障阻止牙齦上皮細胞過度遷移，同時保持足夠空間以引導受損牙周組織的再生。在藥物遞送領域，選擇合適的藥物載體和特定的藥物遞送系統對于治療的成功至關重要，理想的載體材料應持續穩定地釋放抗菌藥物，有靶向性和差異化的遞送系統是未來的發展方向之一。細胞 - 基因治療與生物活性分子調控作為前沿技術，在改善細胞微環境、調節細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，當前正在進行的研究和日趨緊密的跨學科合作，正在為實現牙周組織的功能性再生打下堅實基礎。

  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：蘇州大學附屬兒童醫院口腔科主治醫師，主要研究領域為顳下頜關節骨關節炎。

  Wai Cheong Tam博士是美國國家標準與技術研究院（NIST）工程實驗室的工程師。作為人工智能消防項目的負責人，他和他的團隊使用人工智能和機器學習開發數據驅動的解決方案，實現實時預測，并提供可操作的信息，以提高安全性和態勢感知能力。在此之前，Tam博士在香港理工大學獲得機械工程博士學位后，成為NIST的NRC博士后研究助理，期間，他與Walter W.Yuen教授一起開發了用于火災研究中傳熱分析的神經網絡輻射解算器（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測及材料等跨學科研究的機器學習，以及鋰離子電池的早期熱失控檢測技術。

  李剛，蘇州大學教授、博導，江蘇省第十五批“六大人才高峰”高層次人才、江蘇省僑聯青年委員會委員、香港理工大學江蘇校友會副會長。香港理工大學博士、美國塔夫茨大學訪問學者（導師：美國工程院David Kaplan院士）。長期在絲蛋白生物材料、醫用和智能紡織材料等交叉領域開展研究。在Advanced Functional Materials、Biomaterials等期刊發表學術論文150余篇，已授權國內外專利50余件。主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金面上項目等項目30余項，曾獲中國絲綢領域十大科技進展獎、中國商業聯合會科技進步獎、香港首屆創新大賽冠軍、江蘇省十大行業優秀成果獎等榮譽。主要學術兼職為中國生物材料學會智能仿生材料分會委員、中國科協培訓和人才服務中心、國家藥監局器審中心、中國和奧地利國家自然科學基金和“霍英東”科教獎函評專家（https://web.suda.edu.cn/tcligang）。