一、研究背景

口腔是人体中一个多样化的微生物群落，有 700 多种细菌。当牙菌斑或生物膜积聚在牙龈附近和牙齿上时，正常的口腔微生物群就会失调，导致牙周炎、龋齿和牙龈炎等口腔疾病。牙周炎影响着全球近 7.43 亿人，其中约 11% 的人患有严重的牙周炎。此外，牙周炎被认为是成人牙齿脱落的主要原因。它还与人类疾病有相互影响的关系，如糖尿病、炎症性骨质流失 (BL)、动脉粥样硬化性心血管疾病、类风湿性关节炎、阿尔茨海默病、不良妊娠等。口腔卫生不良时，细菌和真菌就会在牙龈上积聚，形成牙菌斑。其中，革兰氏阴性厌氧菌、螺旋体和病毒是牙周炎的主要致病因素。如不及时治疗，牙周组织可能受损，包括牙槽骨、牙周韧带（PDL）和牙龈。

作为一种慢性炎症性疾病，牙周炎是宿主对病原体的先天性免疫反应的一种表现。牙周炎可导致无法恢复的软组织损伤和严重的牙槽骨坏死。因此，牙周治疗应消除炎症，实现牙周骨再生。如图 1 所示，治疗牙周炎可采用多种手术方法和非手术方法。非手术牙周治疗主要用于消除炎症，防止病情恶化，但失去的牙周支持结构无法重建和再生。手术方法可使受损的牙周组织再生，是目前较好的治疗方法。骨移植、基因治疗和局部给药生长因子是其他治疗方式。然而，这些方法都存在缺陷，如骨移植中的自体移植和免疫排斥反应有限、宿主免疫反应弱和基因治疗引发的肿瘤生成、生长因子不稳定等。导向组织再生（GTR）作为一种牙周炎外科治疗方法，自 20 世纪 80 年代开始应用。其治疗原理是通过建立机械屏障膜，阻止上皮和结缔组织生长来解决缺损问题，从而实现牙周组织再生。此外，屏障膜还能粘附在周围组织上，从而最大限度地减少细菌活动，诱导骨分化。因此，GTR 已成为外科治疗的较佳选择，可进一步促进牙周组织再生。考虑到口腔环境的特殊性，用于组织再生的牙周屏障膜应具备以下特性： 1) 无细胞毒性、无刺激性、无免疫原性、无对组织的不良反应、无对机体的排斥反应；2) 良好的生物相容性，有利于细胞的粘附和增殖；3) 特定的比表面积和高孔隙率，有利于细胞组织和血管的生长，从而促进蛋白质的吸收； 4）一定的机械强度，以满足手术操作和手术区域组织产生的机械应力； 5）明显的生物可降解性或可吸收性，从而避免二次手术切除屏障膜，其中屏障膜的降解速度可与新组织生成速度同步。因此，应谨慎选择屏障膜的材料和制备工艺。

图1.牙周治疗的常用方法。

二、摘要

牙周炎是口腔健康的一大威胁，促使科学家不断研究新的治疗技术。电纺丝设备制备的纳米纤维膜具有较大的比表面积和较高的孔隙率。一方面，电纺纳米纤维可以提高蛋白质的吸收能力，促进特定基因的表达。另一方面，它们可以提高细胞粘附性能，防止成纤维细胞穿过屏障膜。因此，电纺丝在牙周治疗中具有独特的优势。目前，许多具有抗菌、消炎和组织再生功能的口腔纳米纤维膜已被制备用于牙周治疗。本文首先介绍了电纺丝设备的工艺。然后，总结了用于治疗牙周炎的电纺纳米纤维膜的常用聚合物。最后，介绍了通过电纺丝制备的用于牙周治疗的不同类型的纳米纤维膜，并阐述了电纺丝治疗牙周炎的未来发展。

三、 结论

电纺纳米纤维具有高孔隙率和高比表面积，有利于细胞组织和血管的生长，促进蛋白质的吸收；纳米纤维的高密度多孔结构可使氧气渗透；它与细胞外基质（ECM）的尺度和形态相似，有利于细胞粘附、增殖和分化。电纺丝制备的纳米纤维膜无毒、无刺激、生物相容性好、机械性能优异、可降解。它能满足口腔的特殊环境，因此可用于牙周炎的治疗。

虽然聚合物种类繁多，但可直接用于电纺丝的聚合物数量有限。 同时，能够满足无毒、相容性好、机械性能优异、可降解的聚合物较少，从而限制了电纺纳米纤维在牙周炎治疗中的应用。其次，单一药物难以实现牙周炎的综合治疗。药物的药理特性和药物在纳米纤维中的释放机制也会影响牙周炎的治疗效果。因此，开发多流体电纺丝或将电纺丝与化学后处理和三维打印相结合，可以改善聚合物的缺点。另一方面，制备具有多重药物协同效应和药物控释特性的复杂结构电纺纳米纤维，可为牙周炎的治疗提供更广阔的发展空间。

图2.电纺丝装置和电纺丝工艺示意图

 

图3.电纺丝工艺分类示意图及其各自的纤维结构。

 

图4.用于电纺丝的天然聚合物。(A) 原位电纺 Zein/TEO 的示意图。原位电纺玉米蛋白/苔藓精油膜作为有效的抗菌伤口敷料。(B) 电纺丝制备的 Gel-CIP/HPβCD-IC 纳米纤维示意图。快速溶解的电纺明胶纳米纤维包裹环丙沙星/环糊精包合物。

 

图5.同轴电纺丝治疗牙周炎。(A) 通过同轴电纺制备的 MNA-PLGA/NAR-PVP 纳米纤维示意图。（B）同轴电纺制备纳米纤维胶束膜：（I）SP-PMs 制备工艺示意图；（II）同轴电纺工艺示意图。

 

图6.用于治疗牙周炎的电纺多层纳米纤维膜。(A) 新型功能分级膜的连续多层电纺丝。用于牙周再生的新型空间设计和功能分级电纺纳米纤维膜。