一、研究背景

牙周炎是一种常见的慢性炎症性疾病，其特征是牙周组织的破坏和吸收。牙龈炎症、牙周袋的形成和牙周组织的吸收是牙周炎值得注意的症状和临床病理特征。研究表明，有效的牙周治疗可以显著改善口腔和全身健康。牙周炎治疗的主要目的是使受损的组织再生，恢复受损牙齿的功能。牙槽骨和牙骨质的再生被认为是临床实践中的挑战。

引导组织再生技术的发展为牙周炎的再生治疗带来了广阔的前景。纤维膜在防止上皮细胞和成纤维细胞进入牙槽骨再生空间而不破坏伤口愈合过程中起着至关重要的作用。常见的高分子膜材料有聚（δ -己内酯）（PCL）和聚（乳酸-羟基乙酸）（PLGA），已被FDA批准用于体内植入。然而，由于聚合物膜材料表面亲水性较弱，其细胞反应欠佳，骨传导电位有限，免疫微环境调节不足。

氧化石墨烯（GO）以其优异的机械和生物性能而闻名。然而，由于其高细胞毒性，还原氧化石墨烯（rGO）得到了更广泛的应用。常用的还原剂大多具有细胞毒性，因此有必要合成一种生物安全性更高的新型材料。我们成功开发了一种新型纳米材料，茶多酚功能化氧化石墨烯（TPG），利用茶多酚（TPs）还原和功能化氧化石墨烯[23,24]。实验结果表明，与氧化石墨烯相比，TPG具有更好的生物相容性，适合进一步应用于改性PLGA/PCL纤维膜材料。静电纺丝设备制备的纳米纤维具有显著的优点，如大量的比表面积和孔隙率，使其在生物医学领域如组织工程中的应用具有很大的前景。此外，纳米纤维还可以影响干细胞的活性，增强细胞的粘附、增殖和分化。因此，我们以TPG、PLGA和PCL为原料，通过静电纺丝合成了新型纳米材料，即nTPG/PLGA/PCL。

巨噬细胞极化通过对细胞因子的微妙调节，在骨免疫和组织再生中起着至关重要的作用。M1巨噬细胞产生的促炎细胞因子刺激骨吸收，M2巨噬细胞释放的细胞因子促进骨再生。值得注意的是，在牙周炎的发展过程中，巨噬细胞的M1极化占主导地位。促进M2极化、抑制M1极化是逆转牙周炎症、促进牙周再生修复的关键。

在本研究中，在先前的研究中成功开发的TPG纳米层材料在本研究中被用于功能化PLGA/PCL纳米纤维膜。通过对其理化特性和生物相容性的研究，确定了最优功能的nTPG/PLGA/PCL纳米纤维膜。高分子屏障膜对组织再生的直接影响一直是研究的重点，而对高分子屏障膜对免疫微环境的调控作用及其机制的研究相对缺乏。本研究进一步探讨了nTPG/PLGA/PCL纤维膜对巨噬细胞极化的调控作用及其对hPDLSCs体外和体内的骨免疫调节特性。

二、摘要

传统的纤维膜用于引导组织再生（GTR）治疗牙周炎具有生物活性和免疫调节特性的局限性。通过静电纺丝设备制备了一种新型的nTPG/PLGA/PCL纤维膜，具有优异的亲水性、力学性能和生物相容性。此外，我们在体内和体外研究了其对巨噬细胞极化和促进牙周组织再生的调节作用。上述结果表明，0.5%TPG/PLGA/PCL可能通过抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路，抑制RAW 264.7向M1表型的极化。通过抑制M1巨噬细胞的极化，直接上调牙周韧带干细胞（hPDLSCs）成胶细胞分化标志物（cemp1和CAP）的表达，间接上调成胶细胞分化标志物（cemp1和CAP）和成骨细胞分化标志物（ALP、RUNX2、COL-1和OCN）的表达。植入大鼠牙周骨缺损模型后，组织学评价显示0.5%TPG/PLGA/PCL膜可再生定向胶原纤维和结构完整的上皮。Micro-CT （BV/TV）和免疫组织化学标志物（OCN、RUNX-2、COL-1和BMP-2）的表达最终显示牙槽骨、牙周韧带的再生令人满意。总体而言，0.5%TPG/PLGA/PCL不仅可以直接促进hPDLSCs的成骨作用，还可以通过其对巨噬细胞的免疫调节作用间接促进成胶细胞和成骨细胞的分化。这些发现为牙周组织再生材料的开发提供了一个新的视角。

三、结论

综上所述，我们构建了nTPG/PLGA/PCL纤维膜来调节牙周炎的免疫微环境，旨在优化牙周再生。TPG的加入提高了纤维膜的物理力学性能。这些膜表现出良好的细胞相容性，促进细胞粘附和生长。值得注意的是，在炎症条件下，与PLGA/PCL膜相比，0.5%TPG/PLGA/PCL纤维膜对hPDLSCs的成骨作用更强。此外，我们的研究结果表明，0.5%TPG/PLGA/PCL的免疫调节作用可能是通过抑制PI3K/AKT和NF-κB信号通路来抑制RAW 264.7 M1极化。本研究可望为未来TPG基聚合物纤维膜的临床应用奠定理论基础。

图1.五种静电纺丝膜（PLGA/PCL、0.3% TPG/PLGA/PCL、0.5%TPG/PLGA/PCL、0.8%TPG/PLGA/PCL、1.0%TPG/PLGA/PCL）的结构与表征(A)不同纤维膜的扫描电镜图像和大体照片（红箭头为TPG）。(B)不同纤维膜直径分布分析。(C)纤维膜的FTIR光谱。(D)纤维膜降解曲线。(E)纤维膜的亲水性。(F)纤维膜的极限抗拉强度、杨氏模量和断裂应变。方差比较采用单因素方差分析。N≥3。比例尺= 30 μm *P < 0.05, **P < 0.01， ****与PLGA/PCL比较P < 0.001。

图2.纤维膜的细胞相容性。(A)纤维膜上培养的RAW 264.7的SEM图像。(B)不同纤维膜培养后的细胞活力。(C)红细胞溶血试验。方差比较采用单因素方差分析。N≥3。比例尺= 10 μm *P < 0.05。