牙齦是一種高度堅韌和有彈性的生物軟組織，具有多層結構，可保護牙齒和下方骨骼。理想的牙齦組織替代品應具有良好的生物相容性、機械強度、易于操作和生物降解性，以實現組織再生。不幸的是，沒有商業軟組織工程產品完全適用于粘膜齦手術。膠原基質具有與牙齦相似的結構，已被廣泛用作牙科診所的商業產品。然而，目前尚不清楚細胞膠原真皮基質移植物在牙齦再生方面是否比其他材料更好。
最近，中國科學技術大學
高懷嶺副研究員
、
俞書宏院士
，與同濟大學附屬口腔醫院
王佐林主任醫師
團隊合作共同展示了一種軟牙齦組織再生的新策略（圖 1）。一種新型層狀殼聚糖支架 (LCS) 模仿附著牙齦的層狀結構，用于容納不同種類的細胞，以促進牙齦組織再生。隨著雙向冰模板技術的實施，獲得的LCS具有典型的長程多孔層狀微觀結構，每個層狀中有許多隨機分布的孔隙，使整個支架相互連接。LCS 與之前報道的多孔殼聚糖支架明顯不同，在水合狀態下表現出良好的形狀記憶功能和優異的機械性能，非常適合體內軟組織增強。此外，體外和體內研究表明，LCS 可以作為牙科臨床應用中軟牙齦組織再生的新候選者。文章Biomimetic Lamellar Chitosan Scaffold for Soft Gingival Tissue Regeneration發表在期刊《Advanced Functional Materials》。
圖1，層狀殼聚糖支架（LCS）的制備和應用示意圖。A) 通過雙向冷凍方法制造 LCS。B) 通過調節巨噬細胞極化，植入 LCS 作為牙齦再生的牙齦替代品。B) 通過調節巨噬細胞極化，植入 LCS 作為牙齦再生的牙齦替代品。
圖2 LCS的形態和力學性能。A-C)數碼照片顯示了不同狀態下準備的 LCS。D) SEM 圖像的側視圖顯示了 LCS 的多孔層狀結構。E) SEM 圖像的放大側視圖顯示了 LCS 的詳細微觀結構。白色虛線圓圈表示相鄰薄片之間的接頭。F) SEM 圖像的頂視圖顯示了 LCS 中薄片的詳細表面形態。白色虛線圓圈表示薄片中的孔。G-K) 濕 LCS 和膠原膜 (CM) 的拉伸應力-應變曲線。左：LCS 和 CM 在拉伸試驗前后處于濕態的數碼照片。右：圖表顯示了不同狀態下 LCS 和 CM 之間的抗拉強度、韌性和應變的比較。
圖3，細胞對 LCS 的反應。
A) 在 LCS 和 CM 上培養的 GMSC 和 BMSC 的量化細胞活力。B) SEM 圖像顯示 GMSCs 和 BMSCs 在細胞接種 24 小時后粘附在 LCS、CM 上。C) 細胞粘附測定：分別在 3 天和 7 天后在 LCS 和 CM 上培養的 GMSC 和 BMSC 的免疫熒光染色。
圖4 植入小鼠背部皮膚的 LCS 的組織學分析
。A) 背部皮膚下生物過程的示意圖。EL，上皮層；CL，連接層。B) 分別植入小鼠背部皮膚 3、7 和 14 天的 LCS 和 CM 的 H&E 染色。C) 分別在第 3、7 和 14 天各組中Masson 染色的代表性圖像。D、E) 分別在第 3、7 和 14 天對每組中的 Col1 和 VEGF 進行免疫組織化學 (IHC) 染色。
圖5，LCS植入對大鼠牙齦牙齦組織再生的影響。
A) 植入 7 天和 14 天后通過 H&E 染色在不同組間形成新組織的顯微圖像。B) 植入 7 天后 LCS 和 CM 中 CD31 的免疫熒光染色和定量結果。C) 植入 14 天后 LCS、CM 和對照組的代表性 VG 染色圖像。D) 植入 14 天后各組 Col1 的 IHC 染色。
在這項研究中，作者引入了一種具有高度有序多孔層狀結構的有效 LCS 來修復軟牙齦組織缺損。LCS 的分層多孔結構不僅模仿牙齦的結構，而且在水合狀態下具有優異的機械強度和形狀記憶功能。
所制備的 LCS 表現出良好的細胞反應和親水性，使其在促進細胞附著和增殖方面具有優越的性能。此外，3D 結構允許 LCS 加載網絡中不同類型的單元。
LCS 還表現出良好的生物相容性，并在體內誘導比傳統膠原膜更多的血管和纖維形成，恢復新組織的速度顯著。此外，體外細胞共培養和體內動物實驗均表明 LCS 具有誘導巨噬細胞極化以促進膠原合成的能力。這項工作為基于這種獨特的層狀多孔結構設計制備用于醫療應用的其他功能性、廉價和有效的組織移植替代品提供了新的見解。
參考文獻：doi.org/10.1002/adfm.202105348
