聚乳酸?羥基乙酸共聚物在牙髓疾病治療中的應用前景

周芳潔， 何利邦， 李繼遙

口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫學研究中心 四川大學華西口腔醫院牙體牙髓病科，四川成都（610041）

聚乳酸?羥基乙酸共聚物［poly（lactic?co?glycol?ic acid），PLGA］是由乳酸和羥基乙酸單體以不同比例聚合而成的有機高分子化合物。作為一種具有良好生物相容性、生物可降解性的材料，PLGA被廣泛應用于生物醫用材料包括藥物載體［1］、醫用外科材料（手術縫線、傷口敷料等）［2?3］和組織工程支架［4］等。近年來，PLGA 在口腔領域的應用越來越廣泛，如頜面部骨缺損修復的組織工程支架，牙周病、牙髓病治療的載藥/分子系統或組織再生系統［5］。本文就近年來PLGA 在牙髓疾病治療中的應用研究作一綜述，主要探討PLGA 載藥系統在蓋髓劑和根管內封藥物中的應用，以及PLGA 作為組織工程支架在牙髓組織再生中的應用。

1 PLGA 在活髓保存治療中的應用

PLGA 在活髓保存方面的研究主要集中在兩方面，一是作為蓋髓藥物（如洛伐他汀、伊洛前列素等）的載體，延長藥物作用時間，降低藥物毒性；二是與無機蓋髓材料的聯合應用。近年來，一些具有促牙髓細胞增殖分化、促血管新生、促修復性牙本質生成的藥物如洛伐他汀［6］、伊洛前列素［7］等被應用到蓋髓劑的研發中。以PLGA 作為載體能延長半衰期過短藥物的作用時間并降低藥物毒性。β?磷酸三鈣?羥基磷灰石生物陶瓷（beta?trical?cium phosphate?hydroxyapatite bio?ceramic，BC）與PLGA 結合作為蓋髓劑應用于大鼠牙髓暴露模型能形成比單獨應用BC 或Ca（OH）2更加致密完整的牙本質橋［8］。Zhang 等［9］認為，在血供缺乏的髓腔內，固體磷酸鈣（calcium phosphate，CP）的降解能力較低，影響組織再生；PLGA 加入CP 基質中有助于其降解。PLGA 和無機物結合能形成多孔結構，利于細胞黏附，兩者同時水解能為成牙本質細胞生長提供更好的生理環境。

2 PLGA 在根管治療中的應用

近年來，已有研究者將抗生素、光敏劑、金屬離子、生物活性物以及氯己定等物質負載于PLGA以研發新型的根管內抗菌藥物，納米或微米級別的微粒為最主要載藥形式。通過掃描電鏡觀察，檢測微粒直徑、包封率、藥物/分子負載率、釋放率和抗菌性等對微粒特性進行分析。以PLGA 為外包載體的根管內封抗菌微粒具有以下優點：①藥物緩釋作用，可通過改變微粒的物理性能和成分調節藥物釋放時間，以達到理想的釋放狀態［10］；②當制備微粒直徑小于牙本質小管直徑（1～2 μm）時，可進入小管內釋放藥物［11］；③與根管內致病菌——E. faecalis細胞壁廣泛接觸，有助于藥物的靶點釋放［12］。

3 PLGA 在根尖誘導成形術中的應用

根尖誘導成形術常用于治療發生嚴重牙髓病變或根尖周疾病的年輕恒牙，Ca（OH）2是目前誘導根尖成形的首選藥物。為了獲得更長的藥物作用時間，減少頻繁換藥，研究者采用乳液溶劑蒸發法（W/O）和復乳液溶劑蒸發法（W/O/W）制備了載有Ca（OH）2的PLGA 微球（oCMS/ wCMS），并且對比Ca（OH）2糊劑研究微球的鈣離子釋放特征，結果發現后者的藥物釋放時間為前者的5 倍，最終的Ca2+釋放率分別為76.6%（oCMS）和90.9%（wCMS）［13］，這一改進為治療時間跨度較長的根尖誘導成形術提供了更便捷的用藥方式；但該研究目前僅停留在材料物理性能表征和Ca2+釋放速率檢測階段，并未建立根尖誘導成形的實驗模型。

4 PLGA 在牙髓組織再生中的應用研究

支架材料、種子細胞、生長因子是組織工程的三要素。支架為細胞提供臨時的附著點，引導細胞遷移、增殖和分化，與分泌的胞外基質一同再生新的組織。隨著支架降解，新生組織逐步占領降解后產生的孔隙。PLGA 因其良好的生物相容性和生物可降解性成為一種應用廣泛的組織工程支架材料。牙髓干細胞（dental pulp stem cells，DP?SCs）是牙髓再生領域中研究最多的種子細胞，目前以PLGA 為支架的牙髓再生實驗也主要與DP?SCs 相關。PLGA 在牙髓再生支架中的應用潛力已在體外實驗和動物模型中得到驗證。研究者提出PLGA 支架的表面特性不利于細胞的黏附和增殖；PLGA 生物降解產酸，代謝不及時將引起環境pH的降低，繼而影響細胞生存［14］。隨著組織工程學的發展，研究者不斷優化改進PLGA 支架的性能以獲得更利于種子細胞生長的微環境，改進的方式主要體現在三個方面：①改變支架物理性能，包括支架的形態大小、表面性能等；②優化支架中的物質交換環境；③聯合PLGA 作為細胞支架和生長因子載體的功能。

為了提高細胞對支架的黏附，研究者運用成孔劑制備了PLGA 多孔微球支架，在三維環境中，牙髓間充質干細胞（dental pulp mesenchymal stem cells，DPMSCs）充分增殖并黏附，最終實現支架全覆蓋，形成相互連接的細胞支架結構［15］，除了運用微孔微粒，有研究者還采用了0.5%的Ⅰ型膠原溶液對PLGA 多孔微球進行表面改性，膠原的加入促進了人牙髓細胞（human dental pulp cells，HDPCs）的增殖和對支架的黏附以及牙源性相關基因表達［16］。支架的特性影響細胞的黏附、遷移、增殖和分化，通過對支架物理性能如機械強度或粗糙度的改變，可實現對種子細胞的空間控制［17］。有研究者將不同濃度（12%和20%，w/v）的PLGA 材料層組合，制備了一種兩側孔隙率、粗糙度、彈性模量不同的雙層支架；該支架內部具有連續通道，通道直徑從開放側（10～45 μm）到封閉側（5～10 μm）逐漸減小。DPSCs 在開放側呈多邊形，隨機排列，而在封閉側被拉長顯示出方向性、組織性以及更強的成牙本質分化能力，這種排列方式與牙髓?牙本質復合體結構相似［18］；該支架表面形態的變化影響DPSCs 的F?肌動蛋白排列，進而調節yes 相關蛋白（yes associated protein，YAP）信號通路以控制成骨或牙源性分化。

為了促進營養物質的交換和細胞分泌物的轉運，旋轉細胞培養系統（rotary cell culture system，RCCS）3D 模擬微重力（stimulated microgravity，3D?SMG）被引入牙髓再生培養系統，3D?SMG 體系促進hDPSCs 的增殖和黏附，減少細胞遷移，重組細胞骨架組織。動物實驗結果顯示，hDPSCs 的增殖能力和成牙本質分化能力均高于靜態培養體系［19］。除了營養物質和代謝廢物的均勻分布有利于細胞在支架中的生長外，種子細胞自身的分布也將影響整個體系的發展。有研究者以20% PLGA為電紡液，以乳牙牙髓間充質干細胞為懸浮液采用靜電紡絲與電噴霧相結合的方法直接制成了含細胞的支架，并證實細胞存活且能在纖維之間生長，為組織工程支架的制備提供了新思路［20］。

有研究者聯合了PLGA 作為支架和載體的功能，將生長因子包埋在PLGA 微球中，為細胞提供附著位點的同時能緩慢釋放生長因子，以達到對牙髓細胞長時間的促增殖作用。Wang 等［21］在以PLLA 納米纖維微球為支架，人根尖乳頭干細胞（stem cell from the apical papilla，SCAP）為種子細胞的實驗中加入了載有重組人骨形態發生蛋白?2（bone morphogenetic protein?2，BMP?2）的PLGA 微球以彌補細胞因子半衰期短、劑量要求大、成本高以及需要重復添加的不足。覆蓋PLGA 的BMP?2 微球在動物實驗中表現出時間和劑量依賴性，能刺激血管生成，促進成牙本質細胞和牙本質樣組織形成。

5 小 結

目前，PLGA 在牙髓疾病防治方面的研究可概括為兩個方面，一是作為藥物/分子輸送系統，主要應用于蓋髓劑、根管消毒劑和根尖誘導成形劑的改良；二是作為組織工程支架，主要應用于牙髓再生的研究，通過改進PLGA 的物理性能、作用環境等，以提供更適宜種子細胞黏附、增殖和成牙本質分化的微環境。但在上述研究中，除蓋髓劑和牙髓再生支架的相關研究已有動物實驗支持外，其余大多停留在體外實驗階段；考慮到口腔環境的復雜性，應設計更貼近人體口腔環境的實驗模型，并逐步開展體內甚至臨床試驗。

【Author contributions】Zhou FJ and He LB wrote the article. Li JY reviewed the article. All authors read and approved the final manuscript as submitted.