作者：刘塬，颜燕宏，蒋备战，上海市同济口腔医院儿童口腔科

龋病、牙外伤以及牙齿磨损等均可能导致牙髓感染，如不能及时正确的治疗会引起牙髓坏死，将影响其长期留存，因此实现牙髓再生是口腔医学工作者想要解决的重要课题。近年来再生性牙髓治疗(regenerative endodontic procedures，REPs) 逐渐开展，主要用于年轻恒牙，这种方法基于组织工程基本理念，即牙源性干细胞、血凝块支架和细胞因子的相互配合，通过诱导根尖处干细胞归巢、定植和分化，使新的血管化牙髓组织和牙本质替换坏死牙髓组织并促进牙根发育。

但由于感染或干细胞活力不足，并不能保证牙髓的完全形成。此外，能否在成熟恒牙中实现牙髓再生以及牙髓完整功能的恢复一直是牙髓病学研究亟待解决的课题。为实现可控和可预测的牙髓再生，设计一种人工微环境来引导干细胞的行为至关重要。支架材料模拟了干细胞生态位，为细胞提供三维支持，其中细胞因子也能够影响细胞谱系分化，三者相互协调，完成组织再生。选择合适的材料对牙髓再生研究是十分必要的，本文总结了目前牙髓再生支架材料的相关研究进展，包括人体来源、天然来源和人工合成的材料。最后，基于目前再生医学最新研究成果，提出未来牙髓再生相关支架材料的研究方向。

1. 人体来源支架材料

1.1 自体血小板浓缩物

自体血小板浓缩物(autologous platelet concentrates，APC)由静脉血离心产生，是临床应用中最常用的自体支架材料，主要类型包括富血小板血浆(platelet-rich plasma， PRP)、富血小板纤维蛋白(platelet-rich fibrin，PRF)和浓缩生长因子(concentrated growth factor，CGF)，并总结了目前APC 应用于牙髓再生的基础研究和临床试验结果。

1.1.1 富血小板纤维蛋白

PRF 是第二代APC，体外实验发现，与第一代的PRP 相比，其表现出更持久的细胞因子释放能力。PRF 具有复杂的微观纤维结构，其中包含大量血小板和白细胞。成分分析发现PRF 含有大量细胞因子，包括转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)、血小板源性生长因子(platelet-de-rived growth factor，PDGF) 和胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1， IGF-1)等。因此，PRF能够参与免疫调节，其中的白细胞可以抑制感染和炎症级联反应。

PRF 中的TGF-β 能够加速反应性牙本质形成和促血管生成因子的产生。PRF 促进牙源性干细胞的增殖和分化可能与Notch 通路激活有关。临床研究表明，在牙髓坏死的未成熟牙齿中应用PRF 有助于提高REPs 成功率，18 个月回访无临床异常表现。

近期研究发现，不同的离心速度和时间能够产生不同物理性质的PRF，例如高级富含血小板纤维+(advanced platelet-rich fibrin，A-PRF+)，与PRF 相比，A-PRF+具有细长的纤维，以及良好的抗拉强度。该特性预示其具有更佳的临床应用潜能。

1.1.2 浓缩生长因子

CGF 作为第三代APC，其外表面以致密的纤维蛋白网络为特征，其中存在血小板。CGF 内部包含更丰富的血小板以及CD34+、CD45+ 和CD105+ 血细胞，还包括多种生长因子，如成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)、PDGF 和骨形态发生蛋白2(bone morphogenetic proteins 2，BMP-2)等。

CGF 含有的FGF 和PDGF 可以增强DPSCs 的迁移能力。CGF 可以上调DPSCs 和根尖牙乳头干细胞(stem cells from apical papilla，SCAP)中的成牙本质向分化相关基因，包括碱性磷酸酶基因、牙本质涎磷蛋白基因和骨桥蛋白基因，并促进牙髓-牙本质复合体的形成。该作用与BMP-2 激活SMAD5/Runx2 信号通路有关。CGF 能够抑制促炎细胞因子白介素-8(interleukin 8，IL-8) 和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor α， TNF-α)的表达，从而表现出抗炎作用。临床报道在年轻恒牙中应用CGF 进行REPs 具有良好效果，1 年随访显示根尖闭合，根管壁牙本质厚度增加，根尖周暗影明显缩小。

1.2 微血管碎片

微血管碎片(microvascular fragments，MVFs)是具有完整小动脉、毛细血管或小静脉形态的功能性血管片段。其含有内皮细胞、周细胞和间充质干细胞，能够在3~6 d 内和宿主微血管快速互连形成新的微血管网络。当与DPSCs 结合时，MVFs 促进血管网络的形成，并有效抑制细胞凋亡和衰老。目前该方法尚未应用，技术上尚需解决MVFs 的纯化问题，改善其应用潜力。

1.3 细胞外囊泡

细胞外囊泡(extracellular vesicles，EV) 的分类基于其生物发生来源或生物发生过程而有不同，目前研究发现凋亡囊泡(apoptotic vesicles，ApoVs)和小细胞外囊泡(small extracellular vesicles，sEVs)具有促进牙髓再生的作用。ApoVs 是细胞在凋亡过程中产生的囊泡，可以转运微核酸、蛋白质和脂质，发挥调节细胞功能的作用。

Li 等采用牙段模型，在裸鼠背部皮下移植装载DPSCs 的牙段，并采用凋亡抑制剂Z-VAD 干预后未能实现牙髓再生，这证实了细胞凋亡对牙髓再生是必要的。人脱落乳牙干细胞分泌的ApoVs 将线粒体Tu 翻译延伸因子转运到受体细胞，从而促进牙髓再生。其在正常生理状态或刺激下均可分泌，研究证实了sEVs 在牙髓再生中的作用：miR-125a-3p 和miR-27a-5p 在DPSCs 来源的sEVs 中显著富集。

miR-125a-3p 抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)将巨噬细胞转换为M2 表型，并增强BMP-2 的释放，从而促进DPSCs 的向成牙本质细胞分化。miR-27a-5p 激活Wnt/ β-catenin 信号通路促进牙髓- 牙本质复合体的再生。

1.4 脱细胞的细胞外基质和经处理牙本质基质

细胞外基质(extracellular matrix，ECM)能够协调细胞间通信和调节细胞命运。脱细胞的细胞外基质(decellularized ECM，dECM)来源于牙髓组织，但是去除了牙髓细胞， 保留了ECM 主要成分， 当dECM 发生再细胞化后，可以产生牙髓组织，但是由于试剂和酶的使用，脱细胞过程可能导致完整的纤维网络结构降解。

Liang 等改进制备技术，将dECM 制备成水凝胶，胶原含量相比处理前升高，电镜显示纤维微观结构得到基本保留，体内研究显示能诱导DPSCs 实现牙髓组织再生。经处理牙本质基质(treated dentin matrix，TDM) 由乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid，EDTA) 处理牙本质制备而成，其降低了牙本质硬度但保留了牙本质小管，其中含有生长因子，比如TGF-β 和牙本质基质酸性磷蛋白1(dentin matrix acidic phosphoprotein 1，DMP1)。

一项关于25 例因外伤导致牙齿脱位的青少年中开展的随机对照临床试验显示，15 例患者使用TDM 和自体DPSCs 细胞膜片组合移植后出现了血管化、有神经感知的牙髓再生和牙根持续发育。

2. 天然生物可降解聚合物

2.1 多肽类：胶原蛋白和明胶

胶原蛋白是哺乳动物体内含量最高的蛋白质，其具有良好的生物相容性和黏弹性。Yang 等开发了负载人DPSCs 和骨形态发生蛋白7 基因(bone morphogenetic proteins 7 gene，BMP7)质粒载体的多孔壳聚糖/ Ⅰ型胶原支架，能够促进人DPSCs向成牙本质细胞表型分化。体内研究也发现将BMP-7 因子偶联到胶原水凝胶能够诱导血管化牙髓组织的形成。

明胶是从胶原蛋白中提取的多肽混合物，通过破坏多肽链之间的交联降低了免疫排斥反应。甲基丙烯酰化明胶( methacrylatedgelatin，GelMA)是由甲基丙烯酸酐和明胶制备的一种生物水凝胶材料，其生物相容性优于纤维蛋白，可塑性优于胶原。通过3D 打印技术制造的载有DPSCs 的GelMA 微球， 可促进血管化的牙髓再生。

2.2 多糖类：海藻酸盐、纤维素、壳聚糖和透明质酸海藻酸盐是从海藻中提取的一种天然多糖，负载DPSCs 的海藻酸盐水凝胶在动物实验中显示出牙髓组织的生成。然而，海藻酸盐较弱的纤维结合能力和较强的吸湿性限制了其应用。Liang等利用同轴静电微滴技术来改进制造工艺，该方法制备的GelMA/ 藻酸盐微球表现出与DPSCs 更好的黏附性。

纤维素是自然界含量最高的多糖，Chen等分选出的CD24+ DPSCs 具有高度活跃的牙源性分化的特性。将CD24+ DPSCs 与甲基纤维素混合制成微球，体内研究中形成了再生牙本质和神经血管样结构。透明质酸是ECM 的重要组成部分，在牙齿发育过程中对牙本质和牙釉质基质的形成具有调控作用。在透明质酸中添加纤维素纳米晶体和生长因子不仅增强了透明质酸的强度，也促进了牙髓的血管生成活性。

壳聚糖是甲壳素的脱乙酰产物，不仅具有抑菌特性，还显示出促进DPSCs分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原的能力。

3. 合成生物可降解材料

合成生物可降解聚合物具有设计灵活性，因为它们的组成和结构可以在一定程度上操控以满足特定要求，如聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物( poly ( lactic-co-glycolic acid )，PLGA)、聚己内酯(polycaprolactone，PCL)和聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG) 等，可以在体内降解，降解时间可由聚合物成分的比例控制。这些特性有助于其在牙髓再生中应用。

4. 总 结

目前牙髓再生相关支架材料的研究取得一系列重要成果，部分正在或已经实现临床转化，为牙髓疾病提供了新的治疗方案，但仍有许多挑战需要解决。例如APC 的降解时间较短，在组织再生之前可能会发生降解。合成聚合物的降解产物可能会产生不良反应，从而诱导免疫炎症反应，如何降低合成材料的免疫原性也是一个挑战。

然而，支架材料的研究前景是值得期待的。人工智能已应用于生物医学领域，未来可以与3D 打印技术相结合，使其能够预测、调整和控制参数，改进机械特征、生物活性和几何形状等，从而开发出患者个性化需求的支架。

总之， 我们期待支架材料的发展促进牙髓再生相关研究，以及开发更有效的临床解决方案，实现基础研究到临床应用的转化。

来源：刘塬，颜燕宏，蒋备战.牙髓再生支架材料的研究进展[J].口腔医学，2025，45(03)：218-222.DOI：10.13591/j.cnki.kqyx.2025.03.011.