透明质酸复合材料在口腔领域应用的研究进展

郭雅萱 尚佳鑫 薛智钧

近年来，口腔生物材料的发展已成为口腔各个学科发展的重要组成部分，其在防治口腔各类疾病以及修复各类口腔病损等方面均有较重要的作用[1，2]。其中，透明质酸（hyaluronic acid，HA）是一种由N-乙酰氨基葡萄糖和D-葡糖醛酸双糖单位反复交替而形成的一种聚合物，具有较好的生物相容性。1934年，有学者首次从牛眼玻璃体中提取得到HA，随后被广泛应用于口腔医学的各个领域，均展现出良好的治疗效果[3，4]。HA单一应用时，其性质存在着较多不足，如机械性能差、在体内易降解等。因此，国内外学者开始尝试对其进行改性，制成HA复合材料，以期进一步改善其生物学及材料学性能，并使其在口腔医学领域得到更广泛的应用。本文将对口腔医学领域中常见的HA复合材料及其应用进行讨论。

一、HA复合材料的种类及性能特点

HA复合材料在保障HA生物学及材料学性能的前提下，通过物理、化学改性使HA与其他生物活性材料相结合，克服了HA机械性能差和体内易降解等缺点，提高了复合材料本身的稳定性及其他生物学和材料学性能。Seker等[5]以京尼平为交联剂制备了富血小板血浆/氨基功能化透明质酸（PL/HANH2）复合材料，其体外降解速率缓慢，支架完整性基本保持为21天，骨髓间充质干细胞在PL/HANH2复合材料上黏附增殖良好。Dae等[6]通过3D打印技术制备了透明质酸/纳米金刚石（HA/Nd）复合水凝胶材料，与单纯的HA纳米复合水凝胶相比，HA/Nd复合材料的压缩强度提高了1.29倍，Nd的加入显著提高了HA复合材料的机械性能。因此，改性形成的HA复合材料在机械强度和生物相容性等方面均有所提升。

目前HA复合材料种类繁多，其主要以水凝胶、支架形式为主[7，8]。根据在口腔中的应用功能可大致分为药物缓释类、成骨类等。近年来关于HA复合材料在口腔治疗中的研究已经取得较大进展。

二、HA复合材料在口腔治疗中的应用

1.牙周治疗方面

牙周炎是由局部或全身因素引起的牙周组织的慢性感染性炎症，是较为常见的口腔疾病。机械清创及牙周外科手术是牙周治疗的主要方法[9]，但由于牙齿解剖结构的复杂性，通常需要生物活性材料作为辅助治疗，彻底清除病原体，以促进牙周组织再生。有研究发现，HA对牙周致病菌有抑制作用，在辅以HA的非手术及手术治疗中患牙的探诊深度及探诊出血均有所减少[10]。但由于其作用时间短、易降解等缺点，常导致作用效果不稳定，限制了HA在临床中的应用。

近年来有学者研究发现，当HA与其他生物材料复合后，可通过药物缓释作用显著增加材料的抗菌效果。Kanwal等[11]通过制备多西环素/巯基化壳聚糖/透明质酸复合膜，复合膜具有较高的孔隙率，7天内药物缓释率达80%以上；体外抗菌实验显示该复合膜有较好的抗菌效果，可作为牙周局部给药的候选材料。Chang等[12]制备了明胶/透明质酸/扁柏醇复合膜，利用京尼平进行交联，发现该复合膜的交联度达84%以上，复合膜与NIH-3T3共培养24 h后，细胞生存率高达70%以上，表明复合膜有良好的生物相容性；另外HA显示出较强的载药能力和杀菌效果，随着HA载药量的增加，HA对金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抑制性逐渐增强；该复合膜降解时间为一周左右，可充分保证牙周膜成纤维细胞的附着、增殖及分化。

上述研究可见，将HA材料复合改性后，可有效增强材料的抗菌性能，并且保持材料在合适时间降解，为牙周细胞的再生提供时间，对牙周治疗的发展具有重要的意义。

2.口腔黏膜治疗方面

口腔黏膜病是口腔发病率较高的一种疾病，可见于舌、唇颊等各部位，其治疗方法以药物治疗为主，但其治疗药物大都起效较慢、作用时间不持久，大大影响了治疗效果。有研究表明HA对口腔黏膜疾病显示出较好的疗效，与其它药物复合形成HA复合材料后可起到药物缓释作用。Khaled M等[13]评估了基于HA的口腔凝胶制剂对鹅口疮的治疗效果，体外释放曲线显示，其初始释放速率有所延迟，随着时间的推移药物的释放速度加快，并保持在一个稳定的状态。与市售凝胶相比，基于HA的口腔凝胶制剂3 h的累积释药率高达72%，抗真菌性能提高了1.72倍。HA复合凝胶制剂良好的抗菌性能及有效促进黏膜的愈合能力均显示了其在鹅口疮药物治疗方面的潜力。另外，Domenico等[14]评估了基于HA的漱口水以及局部凝胶制剂对复发性阿弗他溃疡的治疗效果，临床研究发现，所有患者病损颜色、大小均有所好转，疼痛程度有所减轻。可见基于HA的漱口水以及局部凝胶制剂均能有效的促进复发性阿弗他溃疡的愈合。氧自由基（reactive oxygen species，ROS）是导致放射性口炎的重要因素。Nicola等[15]制备了一种富含氨基酸的HA凝胶，研究发现其可阻止ROS的产生并且能够保护成纤维细胞不受放射治疗产生的ROS的损伤，并能够促进放射性口炎的愈合，此举为放射性口炎的治疗提供了一个新的思路。

当下，HA常被制成凝胶型复合材料有望作为新型黏膜软组织修复材料，解决复发性阿弗他溃疡、白色念珠菌病等临床问题。此外，基于良好的生物相容性、促愈合性，HA有望在治疗口腔黏膜其它类型疾病方面发挥重要作用。

3.牙体牙髓治疗方面

神经、细胞和血管是牙齿牙髓组织的主要成分，当各种因素导致牙体组织破坏时，细菌便可侵入并感染牙髓造成牙髓组织的不可逆性炎症，但临床上目前尚未存在实现牙髓再生的有效方法。有研究表明HA可与其它生物材料复合，促进牙髓干细胞的增殖分化。Silva CR等[16]研发了一种可注射性透明质酸/纤维素纳米晶体/血小板裂解液（HA/CNCS/PL）水凝胶，该复合水凝胶较为整齐、致密，具有均匀的多孔结构。复合材料改善了水凝胶的稳定性，对人牙髓干细胞的活性有显著的支持作用。该水凝胶通过持续释放促血管生成因子，促进了牙髓来源细胞的聚集并且对细胞增殖和代谢活性有着积极的影响，其缓释时间高达11天左右。同时该水凝胶具有良好的流动性，可轻松注射到任何部位，因此该水凝胶在未来牙髓再生的治疗中具有较大的应用潜力。牙髓干细胞在根管牙本质壁上的稳定粘附是重建牙髓再生中的关键要素。为了应对这一挑战，Liu[17]等制备了多巴胺/透明质酸（DA/HA）复合涂层材料，与未涂层牙本质组相比其亲水性明显增强，牙髓干细胞在DA/HA涂层的牙本质切片上的黏附性优于未涂层的牙本质切片，且在培养48 h后牙髓干细胞生长良好，细胞数明显增加。这些研究结果为牙髓再生提供了稳定的基础。

HA复合材料作为一种凝胶制剂，流动性高、可塑性强、根管内操作方便，为牙髓再生的实现提供一种新的可能途径。但由于在牙体内部结构较为复杂，HA复合材料能否在牙体内实现生物活性物质的稳定释放，仍需要进一步研究。

4.颞下颌关节修复治疗方面

颞下颌关节紊乱病（TMD）是由于颞下颌关节或咀嚼肌病理性改变导致的疾病。目前TMD受多种因素影响且临床治疗较为复杂[18]。HA在颞下颌关节治疗中起到润滑、消炎和止痛的作用。同时HA对颞下颌关节中软骨细胞的分布、数量及细胞核的形态均产生明显的影响[19]。但由于HA易降解等缺点，有学者将HA与其它材料复合形成药物缓释系统，延长HA作用时间，提高TMD的治疗效果。Zhu等[20]通过制备载有HA和帕瑞昔布的聚乳酸羟基乙酸共聚物（poly lactic-co-glycolic acid，PLGA）微球作为药物递送系统用于治疗TMD，其微球形态规则、表面光滑、相互之间无粘性，具有较高的载药量和包封率。体外释药实验表明，缓释微球可持续释放药物达28天，且24 h突释量为总释量的19.98%。同时该复合材料降低了关节滑膜细胞中IL-1β、TNF-α等炎性因子的表达。帕瑞昔布-透明质酸PLGA微球具有良好的缓释效果及抗炎活性，为临床TMD的治疗提供了新思路。Talaat W等[21]设计的壳聚糖/透明质酸温敏水凝胶药物缓释系统可使HA在关节腔内保留较长时间，从而最大限度地减少关节内重复注射的需要，并减少潜在的并发症。7 d后水凝胶支架在兔颞下颌关节内的平均保留率为35.61%±6.68%，明显高于仅注射HA的对照组。可见壳聚糖/透明质酸温敏水凝胶药物缓释系统可有效地延长药物保留的时间，是一种有效的TMD药物缓释系统，并有可能克服目前关节内制剂的许多局限性。

HA复合材料治疗TMD，能够避免短时间内反复注射药物，有效缓解炎症，安全性高，进一步提升患者的生活质量，应用效果理想，值得在临床推广应用。

5.口腔骨组织修复方面

颌面部的肿瘤、外伤以及炎症等是造成的颌面部骨缺损的主要原因，为促进骨组织愈合，通常需要生物活性材料诱导成骨。但目前临床上有效的成骨活性材料较少，使得骨组织修复效果欠佳。HA作为一种无致炎性且生物相容性较好的材料，其特有的结构特性和理化性能对成骨细胞的增殖、黏附、分化提供良好效果[22，23]。当与聚己内酯(PCL)等生物活性物质形成复合材料时可弥补其机械强度不足等缺点。Dana等[24]利用静电纺丝技术制备PCL/HA复合材料，SEM显示复合材料的纤维直径范围在100 nm至2 μm之间。MC3T3-E1成骨前体细胞在支架上显示出良好的黏附性和增殖性，同时细胞与复合材料共培养16天后发现，与单一HA材料相比，复合材料ALP活性高，茜素红染色强，具有明显的成骨分化和钙矿化作用，可作为骨组织工程支架的优良的候选材料参与口腔治疗。Hee等[25]通过沉淀法开发了一种基于PCL和HA的生物活性植骨材料，PCL/HA复合微球中HA包封率稳定、分布均匀。研究表明，PCL/HA复合微球在体外人骨膜来源细胞（HPDCs）的增殖和成骨分化提供了适宜的环境，与未添加HA的PCL微球相比，可以显著促进体内的骨再生。PCL/HA复合微球是一种简单但具有临床应用价值的生物活性骨移植材料，可以作为一种简单但临床适宜的生物活性植骨材料，用于修复大面积骨缺损。

HA复合材料凭借其良好的机械性能和优良的生物相容性，满足了骨组织工程学的应用需求，其在口腔骨组织工程学领域具有广泛的应用前景，可能成为今后的研究热点。

6.口腔整形美容方面

随着人们生活水平提升，口腔整形美容以其微创有效的治疗手段备受人们的喜爱。有学者认为，HA作为一种可注射性填充剂，可用于软组织填充使面部年轻化，因其具有许多优点而受到广泛的欢迎[26]，但其易吸收、稳定性差等缺点限制了临床应用，因此有学者通过将其与其它生物材料复合，克服了局限性，使其作用效果更加显著。如Amir等[27]研制的HA配合羟基磷灰石的皮肤填充剂用以修整颌线形态，羟基磷灰石的加入，刺激了皮肤天然胶原的产生，从而获得持久的效果。通过应用该皮肤填充剂，在避免外科手术的同时增强颌骨轮廓，提高了颌线的清晰度，创造出更年轻、更年轻的外观。张维娜等[28]将HA与羟丙基甲基纤维素制备成复合材料，其中羟丙基甲基纤维素可延缓HA被人体中的酶快速降解而吸收，从而达到延长填充效果的目的。

随着口腔整形美容技术和生物材料科学迅猛发展，HA复合材料以其独特的优势逐渐受到越来越多的医者及就医者的青睐。因此HA复合材料的研发及应用对未来颌面部美学领域的发展具有更加重要的意义。

三、展望

HA复合材料在口腔医学的各个领域均展现出良好的生物学性能和机械性能，克服了单一使用HA材料的不足。因此，该复合材料受到众多国内外学者的关注，但如何使材料的降解速率与细胞增殖速率相匹配，以及如何进一步提高HA复合材料的生物学性能，仍需要进一步实验进行探究。相信在各学科交叉发展的背景下，HA复合材料将会朝着更加个性化，更加智能化的方向大步发展。