王佳，路晶晶，倪成勵，王昊

1 安徽醫(yī)學高等?？茖W校 安徽 合肥 230001

2 合肥工業(yè)大學醫(yī)院 安徽 合肥 230001

3 安徽省淮北口腔醫(yī)院 安徽 淮北 235000

牙周炎作為一種廣泛傳播的慢性口腔炎癥性疾病，其特征是牙齒支持組織受到不可逆的損傷[1]。癥狀較輕時可出現(xiàn)牙齦出血、萎縮，嚴重時則會導致牙齒松動，甚至脫落。牙周炎不僅缺乏美觀，且在咀嚼功能上亦會給患者帶來諸多不便。因此，牙周炎嚴重影響患者的生活質量并帶給患者負性心理。一項口腔流行病學調查研究顯示[2-3]，世界上有超過一半以上的成年人受到牙周炎的困擾。另依據(jù)我國第四次口腔健康流行病調查報告顯示：我國成年人牙周健康較前一次調查下降10.1 個百分點[4]。因此，如何在臨床上找到有效、安全的牙周治療方法是醫(yī)護人員的當務之急。引導組織再生（GTR）技術的出現(xiàn)，一定程度上解決了牙周炎的不良影響。GTR 即在牙周手術中采用生物膜屏障技術，阻止牙齦上皮附著在牙齒根面上，阻止結締組織在牙根面上的增生，從而給牙周膜細胞提供足夠的空間，引導附著、遷移并最終形成新的牙周膜復合體，修復破損的牙周組織[5]。臨床實踐證實GTR 技術治療效果同生物屏障膜的選擇有著直接的關系，但傳統(tǒng)的生物屏障膜在機械強度、生物相容性及降解性等方面表現(xiàn)不甚滿意。現(xiàn)今，隨著技術的不斷發(fā)展，一些新的多功能性的生物屏障膜接連上市，且臨床實踐證實較傳統(tǒng)生物屏障膜優(yōu)勢十分明顯。本文通過查詢知網(wǎng)、萬方、pubmed 及Scopu 等國內(nèi)外大型數(shù)據(jù)庫，從傳統(tǒng)生物屏障膜的不足以及新的多功能性生物屏障膜的材料、功能、技術及應用等方面展開綜述，旨在為GTR 提供新的治療手段和借鑒。

傳統(tǒng)生物屏障膜的不足

目前，臨床常用的傳統(tǒng)屏障膜可分為兩大類，即不可吸收膜及可吸收膜，在生物學性能和力學性能方面兩類膜表現(xiàn)各有千秋，但缺陷也很明顯。不可吸收膜以聚四氟乙烯為代表，可單用也可和其他材料一起使用，不足之處是材料的不可吸收性，并且剛度較強，故通常需要二次手術取出。而二次手術的創(chuàng)傷勢必會對病人的術后恢復造成一定影響，增加再次感染的風險[6]，所以不可吸收膜一般只在有特殊需要的手術中才會應用。可吸收膜以合成聚酯類為代表，優(yōu)勢是吸收好，并具有較好的生物相容性可讓骨粉，成骨細胞更好的附著生長[7]，劣勢是拉應力較差，通常需要與植骨材料聯(lián)合使用。因此，良好的生物屏障膜應具備較好的生物相容性、易降解性及較高的機械強度，這樣才能更有利于牙周組織細胞的附著、增殖、分化、生長及成熟，而下面介紹的新的多功能生物屏障膜技術在一定程度上有效彌補了傳統(tǒng)生物屏障膜的不足[8-9]。

新型多功能生物屏障膜技術

1 強化機械拉伸性的生物屏障膜技術

1.1 功能梯度膜技術（FGM） 所謂的功能梯度膜技術，其設計理念是使膜的內(nèi)側面與牙周膜細胞及牙槽骨組織密接，利用膜的外側面來促進牙周軟組織的生長、愈合，并抵抗口腔細菌的定植，膜的內(nèi)外兩面發(fā)揮的功能是不同的。此外，功能梯度膜的機械性能更高，膜的結構不易變化，尺寸也能較長時間保持完整性，故而能更好地促進牙周組織的再生[10]。功能梯度膜常設計成3 種形式，即:①經(jīng)典多層形式，該形式膜在維持機械強度，抵抗外來拉應力方面表現(xiàn)極為優(yōu)秀，可為牙周組織再生創(chuàng)造穩(wěn)定、密閉的空間并促使牙周缺損區(qū)干細胞向成骨分化，增強新骨的形成能力[11]；②三層形式，三層膜制備方法較為容易，且臨床實踐亦證實其機械穩(wěn)定性非常好，如Ku 等人[12]制作的由殼聚糖、聚乳酸構成的3 層膜，該膜2 個外層為殼聚糖，表面粗糙，這樣易于牙周細胞的附著，中間層則為聚乳酸，有防止上皮細胞侵襲的作用。細胞學實驗證實該形式膜的完整性能保持長達8 周；③變異形式，市場是較為常見的是Bio-Gide 膜，為雙層結構，由豬Ⅰ型、Ⅲ型膠原纖維組成。Bio-Gide 膜對自體骨碎片釋放的生長因子吸收迅速，從而引導骨再生，且膜的抗拉力效果也明顯增強[13]。另外，Ma 等[14]制備的變異形式膜，采用三聚磷酸鈉進行交聯(lián)，膜兩側致密性更好，力學性能也得到了顯著改善?？偟膩碚f，功能梯度膜較傳統(tǒng)功能單一的生物膜機械強度更好，前景也更廣闊。

1.2 鎂、鋅及合金生物屏障膜技術 鎂金屬體內(nèi)具有降解性，研究發(fā)現(xiàn)若將鎂融入生物屏障膜后，不僅生物相容性好，且具有優(yōu)良的彈性，膜的空間保持能力，完整性得到大幅提升。Barbeck 等[15]將鎂膜用氫氟酸處理后，發(fā)現(xiàn)其具備了不可吸收膜的機械強度，且組織相容性非常好。Du 等[16]將鎂同聚乳酸相結合，制備了一種鎂增強膜，研究證實不僅機械性能優(yōu)良，膜與牙周組織細胞的親和了也增強了。以上實驗充分表明鎂基膜是一種潛在的理想膜。鋅有促進人體的核酸代謝，并參與細胞凋亡的調節(jié)、骨骼生長發(fā)育等多種生物學行為[17]，基于鋅的以上作用，我們有理由相信鋅基膜同牙周組織生物相容性應當較好。Guo等[18]設計出了孔徑不同的純鋅膜，結果發(fā)現(xiàn)，300μm孔徑最適宜，膜的降解速率適宜，機械性能佳，成骨能力基本與鈦膜相當，故而鋅基膜也是理想的生物屏障膜。合金生物膜方面，王繩[19]研究發(fā)現(xiàn)鎂合金生物膜相容性高、降解性佳且機械性能適當，其通過定向凝固工藝，將合金縱向晶呈有序規(guī)則的胞狀枝狀結構后，鎂合金耐腐蝕性和生物性能大幅上升，在此技術下制備的定向凝固鎂合金屏障膜在促進骨再生、生物相容性及成骨能力均較優(yōu)。因此，基于以上所述，鎂、鋅及合金生物屏障膜的應用潛力也是巨大的。

1.3 其他無機材料生物屏障膜技術 研究發(fā)現(xiàn)，有些無機材料加入生物屏障膜中后，成骨能力及機械拉伸能力均明顯增強。羥基磷灰石是一種常見的無機材料，有促進牙周組織細胞黏附和增殖、遷移等作用，且體內(nèi)吸收度慢[20]。而β-磷酸三鈣吸收速率則較快，并有誘導牙周組織細胞與同生物屏障膜之間形成牢固鍵的效應，若將二者按照一定比例混合，并融入生物屏障膜中，可獲得雙相β-磷酸三鈣生物屏障膜，機械穩(wěn)定性大增，且在牙周缺損十分明顯時也有誘導牙周組織再生的作用[21]。Huang 等[22]將羥基磷灰石同殼聚糖微球融合，獲得了彈性、機械強度均較佳的生物屏障膜，實踐證實其空間維持能力和仿生功能突出。Zhang 等[23]將硅酸鈣、氧化石墨烯及殼聚糖相結合后，膜的機械性能優(yōu)異，且表現(xiàn)出適當?shù)慕到馑俾屎鸵欢ǖ目咕芰Αｊ愑⒌萚24]采用靜電電紡及光交聯(lián)手段，將明膠同納米羥基磷灰石均勻融入聚乳酸纖維中，制備出的復合生物膜具有骨誘導性能，且膜的拉伸性能較好，此研究為骨誘導性生物膜的研發(fā)具有重要意義。總的說來，將來必有更多的無機材料被發(fā)現(xiàn)，若能進一步加強研究，不失為一個技術突破口。

2 載有抗感染成分的生物屏障膜技術

2.1 殼聚糖生物屏障膜技術 研究表明，殼聚糖及其功能性衍生物呈堿性，抗菌活性強，生物相容性好，且無毒、無害，安全性高?？谇画h(huán)境中，微生物眾多，微環(huán)境失調時必然會誘發(fā)口腔感染，因而，殼聚糖生物屏障膜的使用必然兼具引導組織再生及抗菌的雙重作用。梅杰等[25]在探究殼聚糖及姜黃素納米復合物（CS-Cur）之于變異鏈球菌影響一文中明確表明，CS-Cur 能夠抑制變異鏈球菌，有成為新的防齲藥物的潛力。聚乳酸在牙周組織再生中經(jīng)常被使用，但酸性環(huán)境對牙齦縫隙的形成與功能有一定影響，而聚乳酸降解后PH 會進一步降低，導致牙周感染加重[26]。此時若將殼聚糖融入聚乳酸支架中，可有效改善其親水性，減少酸的形成。另外，田宇航等[27]研究表明，在骨缺損的臨床治療過程中，若將殼聚糖生物材料支架植入缺損部位，聚乳酸支架生物相容性及可降解性提升明顯，且安全性高。基于以上表述，殼聚糖生物屏障膜兼有抗菌活性及生物相容性好兩大優(yōu)點，這在Ho等[28]載有殼聚糖的納米球具有抗菌并修復牙槽嵴缺損的作用研究中最終獲得了證實。聚己內(nèi)酯機械拉伸性和生物相容性均較高，但降解和吸收均較慢，而疏水性、結晶性則較好。明膠價格低廉、生物活性高，缺點是機械性能差，降解迅速。 研究發(fā)現(xiàn)若使用殼聚糖將兩層聚己內(nèi)酯和明膠納黏合，先制作成多功能復合支架，再進一步而改造為屏障膜，促進牙周組織的再生效用明顯。 最后需要說明的是，殼聚糖的不足之處是缺乏骨誘導性及傳導性[29]，一般要同其他分子（如生長因子、羥基磷灰石等）結合才有促進牙周組織再生的作用。

2.2 納米粒子生物屏障膜技術 納米顆粒為可降解的聚合物，可用作載體，在與抗生素結合后，抗菌性能更優(yōu)秀，且具有不易耐藥的特點。納米顆粒的抗菌性主要同載有的抗生素成分有關。如翁璐婷[31]研究發(fā)現(xiàn)，載有抗菌藥物的納米粒子若采用乳酸桿菌外膜予以包裹，可構建一種新的防齲納米載藥系統(tǒng)，在介導防齲藥物在生物膜內(nèi)的富集和傳遞發(fā)揮重要作用。銀納米粒是一種具備抗菌效應的納米材料，其能通過多重機制如釋放金屬離子、損傷細菌細胞壁及細胞膜、細菌內(nèi)滲透及DNA 損傷等[32]發(fā)揮抗菌效應。因此將納米載藥系統(tǒng)或銀基納米材料同生物屏障膜相結合，必然能夠制備出納米生物屏障膜，并且此技術可為研究新型功能性屏障膜提供借鑒價值?；诖嗽O想，Seo N 等[33]將氧化鋅納米顆粒與聚己內(nèi)酯膜相融合，實驗結果發(fā)現(xiàn)該生物屏障膜可顯著抑制牙齦鏈球菌的黏附。而利用靜電紡絲技術得到的聚乳酸、明膠及氧化鎂納米粒子的復合納米纖維膜，膜的機械性能改善明顯，并同時兼具優(yōu)異的抗菌性能。而有研究顯示[34]，同樣利用靜電紡絲技術，將納米材料硅酸鹽融入聚乳酸-聚乙醇酸纖維中后，可制備出雙功能結構纖維膜，這種生物屏障膜對于促進牙周組織再生效果顯著，且具有更好的拉伸強度及生物相容性，有助于牙周組織細胞的黏附及生長，促進成骨和血管的生成，從而修復缺損牙周。

3 其他生物屏障膜技術

研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF-2 是牙周組織再生的重要信號因子，其可通過同受體結合，發(fā)揮促進細胞增殖、分化、附著等效應，顯然，若將其搭載在生物屏障膜中，對于誘導成骨分化及新血管形成必然有效。國外一項文獻報道[35]表明載有FGF-2 水性聚氨酯纖維膜，仿生功能強，且膜的降解可控、機械性能佳，能夠模擬GTR膜的血管化，持續(xù)釋放FGF-2 進而促進牙周組織再生。骨形成蛋白（BMP2）是一種可誘導骨和軟骨形成的重要生長因子，有研究發(fā)現(xiàn)當雙面生物屏障膜中載有BMP2 后，膜具有可吸收性及骨誘導成形能力。Oh等[36]制備的載有BMP2 的非對稱多空聚內(nèi)酯屏障膜，能夠釋放BMP2 長達20 周，對于促進骨形成效果顯著。近年來，3D 打印技術為臨床解決牙周組織缺損的修復提供了新的研究方向。如劉佳怡等[37]將PLA（聚乳酸）和nHA（納米羥基磷灰石）復合后形成的支架材料在人體及動物實驗的成骨性方面研究，取得了比較理想的成果，且研究結果證實不同比例的復合支架膜均無細胞毒性，安全性非常高，當兩者比例為3:1時的復合支架膜在進行犬牙周GTR 術后效果最好，臨床應用研究價值潛力較大。NESIC D 等[38]將明膠、彈性蛋白及透明質酸鈉三種物質通過3D 打印獲得屏障膜，在實驗中發(fā)現(xiàn)其具有引導牙周組織再生，促進細胞黏附的作用，且穩(wěn)定性和彈性優(yōu)良。此外，具備可調節(jié)仿生功能的肽分子也給予屏障膜的生物功能，如促使內(nèi)源性祖細胞的歸巢及分化。且其可在紫外線下聚合聚二乙炔，進一步加強牙周組織細胞黏附和分化能力，這種功能化生物膜的技術一方面聚集并誘導祖細胞，另一方面發(fā)揮著屏障的作用[39]。

小 結

GTR 技術現(xiàn)已廣泛用于牙周組織缺損的修復治療，從傳統(tǒng)的不可吸收膜發(fā)展到可吸收膜，再到現(xiàn)今層出不窮的多功能新型生物屏障膜，可以說這些都是歸咎于新型材料的發(fā)現(xiàn)、新興技術的發(fā)展。但是，我們必須認清的是目前對于牙周組織再生的屏障膜的技術研究仍處于初級階段，遠未達到臨床理想狀態(tài)。展望未來，今后應加強吸收性能好、效果更佳的膜材料及制備技術研究。