2.1   羧甲基壳聚糖在口腔组织构建中的优势   羧甲基壳聚糖因其优异的特性，相关学者在过去的5年中对其在组织工程或口腔医学中的应用研究不断增加。例如，在 2021-10-30使用“carboxymethyl chitosan”“tissue engineering”“dentistry” “stomatology”检索词组合后在PubMed数据库上进行检索，见图4。







2.1.1   羧甲基壳聚糖的抗菌性能   羧甲基壳聚糖具有天然抗菌活性，抗菌谱广，对口腔变形链球菌等致龋菌有抑菌效果，还具有抑制口腔内重要厌氧菌生长的优点，其抑菌机制可能是羧甲基壳聚糖通过细胞壁进入细胞内部扰乱细菌合成和代谢而发挥一定的抑菌作用[18]。进一步的研究认为可能是羧甲基壳聚糖的有效基团NH3+，其呈碱性，在羧甲基壳聚糖降解后，降解产物与细菌细胞膜上的类脂、蛋白质复合物反应，使蛋白质变性，改变细胞膜的通透性，使细菌溶解破裂；也可能是与细菌细胞壁形成一个负电荷环境，损坏细胞壁的完整性，或使细胞壁趋于溶解，直至细胞死亡[19-20]。羧甲基壳聚糖的抗菌活性受NH2数量、脱乙酰度、溶液浓度、相对分子质量、pH值及溶液中NH3+浓度等影响[16]。因此，可以看出羧甲基壳聚糖的抑菌机制尚未明确，是未来研究的热点之一。
2.1.2   羧甲基壳聚糖的载药缓释性能   羧甲基壳聚糖相比壳聚糖具有更好的水溶性和成膜性。羧甲基壳聚糖溶胶是一种常用药物载体，可使药物缓慢释放，作用时间延长，药效增强。侯小丽等[21]观察奥硝唑羧甲基壳聚糖联合透明质酸辅助牙周基础治疗老年慢性牙周炎的效果较好，可明显改善患者牙周相关指标，降低龈下菌斑螺旋体数量及菌斑胰蛋白样酶水平。唐涛等[18]研究表明牙周袋内联合应用奥硝唑羧甲基壳聚糖溶胶比单纯牙周基础治疗效果更好。YU等[22]通过多巴胺辅助包被，用银、羧甲基壳聚糖和骨形成肽修饰，制备了一种双功能聚醚醚酮植入物，其中如何控制银离子的释放是减少银离子不良反应的关键。采用旋涂的方法在聚醚醚酮表面形成羧甲基壳聚糖薄膜，可以有效地控制银离子的缓慢释放，减少不良反应。在杀菌过程中它能与释放的银离子协同作用，从而赋予聚醚醚酮抗菌能力。以上研究可以看出羧甲基壳聚糖具有理想的载药缓释性能。
2.1.3   羧甲基壳聚糖的再矿化性能   目前，无定型磷酸钙被认为是牙体釉质或牙本质再矿化的最佳选择，然而由于其热力学的不稳定性，极易在体外水介质中迅速转变为稳定的羟基磷灰石结晶相，无法可控地释放无定型磷酸钙或矿物离子[23-24]。基于羧甲基壳聚糖是一种富含羧基的壳聚糖衍生物，可以隔离阳离子，能有效抑制钙、镁等金属离子与碳酸根、磷酸根等阴离子结合，生成沉淀物[25]，平衡羧甲基壳聚糖、矿物质阳离子和酸根之间的相互作用，从而使含有无定形矿物纳米颗粒的溶液在pH=2时保持乳化状态，从而适当地抑制了这种沉积趋势[13]。因此，羧甲基壳聚糖可以延缓或抑制磷酸钙的自发沉淀速率，水溶性羧甲基壳聚糖能够通过其螯合能力在溶液中可控稳定地形成无定型磷酸钙纳米颗粒[26]。XIAO等[27]利用嵌合肽介导的羧甲基壳聚糖/无定形磷酸钙纳米复合物模拟釉质生物矿化中釉原蛋白，诱导无定型磷酸钙定向组装的矿化过程，寻求建立一种快速有效的人龋病牙釉质再矿化方法，该研究证明了羧甲基壳聚糖富含羧基，可用于提高钙磷沉积后的稳定性，是无定型磷酸钙纳米颗粒的良好稳定剂，对牙齿组织起到了再矿化作用。未来联合应用羧甲基壳聚糖和再矿化药物是口腔组织构建的研究热点。由于人类口腔环境的复杂性，应同时开展口腔温度、pH值和菌群生态等因素对羧甲基壳聚糖复合材料影响的研究。
2.1.4   羧甲基壳聚糖的成骨性能   羧甲基壳聚糖目前已广泛应用于组织工程领域。组织工程通常将细胞结合到三维多孔支架中制备复合材料。一方面，羧甲基壳聚糖制备的支架具有多孔结构，当新组织形成时，它们能够被降解，降解产物无毒或者引起的炎症反应最小[16]；另一方面，相比于壳聚糖，羧甲基壳聚糖作为支架材料的成骨作用更加明显[22-23]。SHARIFI等[28]以聚己内酯-壳聚糖和聚己内酯-羧甲基壳聚糖共混物为材料，采用静电纺丝法制备了纳米纤维生物相容性支架，并在支架上培养人成骨细胞(MG63)，与聚己内酯和聚己内酯-壳聚糖相比，聚己内酯-羧甲基壳聚糖纳米纤维具有明显的促增殖作用，聚己内酯-羧甲基壳聚糖组成骨细胞数量最多。
2.1.5   羧甲基壳聚糖的促伤口愈合性能   传统的创面敷料存在结构和功能缺陷，不能有效促进创面愈合[29]。未来敷料发展趋向于具有多重功能，可以加速血液凝固，抑制细菌感染，并触发全层创面进入再生过程[30]。羧甲基壳聚糖是一种壳聚糖衍生物，它既保持了壳聚糖的优良性能，又具有良好的水溶性、纤维、成膜和水凝胶能力，已广泛应用于口腔外科的伤口敷料中[31-32]。一方面，是得益于羧甲基壳聚糖可以促进皮肤角质形成细胞和成纤维细胞的生长，是一种良好的伤口敷料材料[26-27]；另一方面，是由于羧甲基壳聚糖可以增加红细胞的聚集和血小板的黏附，缩短凝血时间[33-34]。最新研究显示，应用羧甲基壳聚糖制备的多功能创面敷料材料对革兰阴性菌和革兰阳性菌均有良好的抗菌能力；体内实验进一步证明，敷料能加速细菌感染的全层创面的愈合过程、再上皮化、胶原沉积和血管生成[35-37]。基于羧甲基壳聚糖优异的生物学特性，其用于口腔组织构建优势，见表1。



2.2   羧甲基壳聚糖在口腔组织再生中的应用 



2.2.1   骨组织再生   颌骨疾病、颌面创伤和晚期牙周炎等都是导致颌面骨丧失的口腔疾病，为了修复骨缺损，恢复颜面丰满度是目前口腔骨组织工程的研究热点[38]。羧甲基壳聚糖作为一种生物活性支架或水凝胶材料在口腔骨组织构建修复中发挥着重要作用。SUNGKHAPHAN等[39]以羧甲基壳聚糖和克林霉素为载体，制备了具有抗菌和成骨双重活性的介孔二氧化硅纳米颗粒(MCM-41)可生物降解复合水凝胶，测试了其抗菌和成骨效果，结果表明该水凝胶在体外对血链球菌的抗菌效果持续时间长达14 d以上，该复合水凝胶与人骨髓间充质干细胞具有细胞相容性，可诱导人骨髓间充质干细胞矿化，提示其在口腔颌骨感染治疗中具有潜在的临床应用价值。该研究证明了羧甲基壳聚糖构建的水凝胶材料不仅具有良好的成骨性能，而且具有优异的抗菌性能。进一步的一项研究表明，联合羧甲基壳聚糖与银改性聚醚醚酮对革兰阴性菌和革兰阳性菌均有良好的抑制作用，且能促进成骨细胞增殖和分化[22]。此外，VERMA等[11]设计和开发了腺苷/儿茶素5-N，O-羧甲基壳聚糖/Ⅰ型胶原成骨支架，在颌骨缺损动物模型中可诱导骨快速再生；在体外实验中可刺激骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化，碱性磷酸酶、骨钙素表达和钙沉积显著增加。另有研究创新地应用羧甲基壳聚糖和无定型磷酸钙去增强仿生矿化胶原蛋白支架机械强度，同时降低胶原支架的降解率，使仿生矿化胶原蛋白支架能更好地促进缺损骨组织的再生[40]，这说明无论羧甲基壳聚糖作为支架材料还是改性支架材料都是一种理想的选择。表2总结了羧甲基壳聚糖在骨组织再生中的应用情况。



2.2.2   牙体组织再生   龋病是导致牙体组织缺损的主要原因，是由脱矿和再矿化过程不平衡引起的动态过程[41]。如不及时治疗(包括再矿化治疗和牙菌斑控制)恢复这种平衡，龋齿很可能会从釉质逐渐发展到牙本质，导致深龋，最终导致牙齿脱落[42]。当然如能在龋病早期抑制脱矿和致龋菌的黏附及生长，则能有效地预防和治疗早期龋病[20]。SONG等[23]制备了羧甲基壳聚糖和溶菌酶纳米凝胶，并包裹无定形磷酸钙实现可控释放，提高了无定形磷酸钙在水环境中的稳定性，并在脱矿牙釉质表面原位形成了一层无棱柱状的釉质样层。然而，如何在脱矿牙釉质表面实现定向有序的再矿化，使其力学性能恢复到接近最初牙釉质的水平，仍是牙体组织再生面临的挑战。WANG等[41]将羧甲基壳聚糖与阿仑膦酸盐交联，并稳定无定形磷酸钙，形成羧甲基壳聚糖/无定形磷酸钙纳米粒子；次氯酸钠作为蛋白酶在体内分解釉原蛋白，降解羧甲基壳聚糖-阿仑膦酸盐基质，生成羟基磷灰石@无定型磷酸钙纳米粒子；最后，在甘氨酸的介导下，阿仑膦酸盐修饰的羟基磷灰石@无定型磷酸钙纳米粒子可以有序排列，进一步形成有序的棒状磷灰石晶体，实现牙釉质的定向有序仿生再矿化。这些研究结果说明羧甲基壳聚糖在预防和治疗早期釉质龋方面具有广阔的应用前景。

在深龋阶段，促进牙本质再生是保存牙齿减少患者痛苦的理想治疗方案。此前已有学者采用冷冻干燥法制备交联羧甲基壳聚糖支架和三氧矿物聚合物包裹的羧甲基壳聚糖支架[43]。在4种不同矿化液(体液)和模拟体液中对支架的生物活性进行了体外测试，成功合成了具有高钙螯合能力的新型多孔羧甲基壳聚糖支架，可在体外牙体模型中形成羟基磷灰石，具有促进牙本质再生能力。然而，此方法用到的三氧矿物聚合物价格昂贵，临床可行性较低。目前，对牙科医生来说，深龋中牙本质的再生仍然是一项艰巨的任务。HUANG等[44]通过合成掺杂羧甲基壳聚糖和磷酸钙微填料的实验树脂，以实现人工牙本质的再矿化，提高树脂-牙本质黏结的耐久性，结果表明，羧甲基壳聚糖可以有效地指导胶原纤维的仿生矿化。另外，CHEN等[26]利用羧甲基壳聚糖/无定形磷酸钙纳米复合物对深龋牙齿模型中的脱矿牙本质进行再矿化。这些研究说明羧甲基壳聚糖复合物显示出良好的再矿化效果，有望成为一种构建牙本质再生的潜在材料。表3总结了羧甲基壳聚糖与不同生物材料结合在牙体组织再生中的应用情况。



2.2.3   牙周组织再生   牙周炎是口腔中最为常见的疾病，其能破坏牙齿支持组织，造成牙周组织大量丧失，引起牙周溢脓、牙齿松动[45]。牙周炎始于牙周袋的形成，随着骨缺损的发展而加重。在晚期的深牙周袋病例中，常可见到牙槽骨和牙周组织的不可复性丧失[46]，这种情况下，临床上更多的考虑手术再生治疗。羧甲基壳聚糖基于对细胞良好的亲和性，无毒，无免疫原性以及可抑制口腔钙磷离子结合等优势，在牙周组织再生方面有广阔的应用前景[45，47]。王丹等[48]观察羧甲基壳聚糖温敏凝胶对病变牙根面NIH3T3细胞(与成纤维细胞生物学性质极为相似的小鼠胚胎成纤维细胞)附着和增殖的影响，发现使用羧甲基壳聚糖温敏凝胶处理牙根表面可以促进NIH3T3细胞在牙根面的附着与增殖。进一步研究发现，在羧甲基壳聚糖制成的可降解支架上培养人牙龈成纤维细胞，具有良好的促增殖和分化作用[49]。

此外，种植体的成功不仅需要最佳的骨结合，还需要种植体表面与牙周组织形成良好的生物学宽度，否则会导致种植体周围炎[50]。因此，促进种植体周围软组织与其结合同样十分重要。有学者研究发现将羧甲基壳聚糖/羟基磷灰石等生物活性因子修饰到钛种植体表面，为种植体植入早期的细胞黏附、铺展和增殖营造了良好环境[51]。这些结果表明壳聚糖在牙周纤维、牙龈纤维再生方面均有一定应用潜力。

羧甲基壳聚糖的再矿化性能研究和应用，见图5。

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许多口腔疾病可以导致颌骨缺损和牙周组织永久丧失，例如：牙周病、颌骨骨髓炎、颌骨肿瘤等，而组织工程被视为是解决这一问题的有效方法。如今，应用在口腔的组织工程主要为引导组织再生术和引导骨再生术，采用生物材料制成的生物膜在牙龈软组织与骨缺损之间人为地竖起一道生物屏障，阻碍上皮细胞的迁移，这样就会在骨缺损的周围留下空间以供成骨细胞增殖和新骨形成[1-2]。在纳米尺度上开发与骨组织物理、化学结构高度相似的三维生物材料支架仍然是组织工程的主要挑战[3]。组织工程的成功关键是在可生物降解的支架上形成再生组织，作为细胞附着、增殖和分化的过渡结构[4]，支架材料必须具有良好的生物相容性、可降解性、无毒，而且可模仿天然细胞外基质的生物学和物理特性，调控组织的再生[5-6]。天然生物材料是提供支架材料的首选材料。目前，壳聚糖作为一种天然生物材料，满足了组织工程支架的基本要求和特性[7]。一旦新的靶组织形成，壳聚糖可被溶酶体降解为天然代谢产物，不产生毒性物质，而且壳聚糖也不会刺激人体免疫系统[8]。

然而，壳聚糖由于其刚性的晶体结构，在水中的溶解性较差，限制了其在组织工程中的有效应用[2，9]。羧甲基化作为一种亲水性修饰方法，可以改善壳聚糖的溶解性，生成羧甲基壳聚糖[10]。羧甲基发生在壳聚糖分子中C2氨基上的H、C3和C6羟基上，根据取代位置不同可以获得3种产物。羧甲基壳聚糖与壳聚糖有很大的不同，因为它具有两性离子性质，与壳聚糖相比，它具有更好的水溶性，并通过额外的羧基提供了更多表面修饰的可能[11]。另外，与壳聚糖本身自带正电荷相比，羧甲基壳聚糖可以与矿物阴离子竞争质子，使矿物阴离子发生一定程度的去质子化，促进矿物阳离子和阴离子的沉积[12-13]。这说明羧甲基壳聚糖对Ca2+等金属阳离子有更强的螯合能力，而且羧甲基壳聚糖由含有羧甲基的长链组成，这些羧甲基保护钙离子不受组织中带负电的磷酸根离子的影响[14]。羧甲基壳聚糖作为一种具有优异性能的生物材料，目前已在伤口愈合、生物成像、组织工程和药物/基因输送等方面广泛应用[15-16]。壳聚糖与3种羧甲基壳聚糖的结构如图1所示[10，16]。尽管羧甲基壳聚糖符合良好的膜和支架的特性，但它相对缺乏口腔组织工程中所必需的机械性能和生物活性[17]。为了达到这一目的，人们考虑将羧甲基壳聚糖支架与合成聚合物、生物活性成分和生长因子结合起来，以制备具有增强力学性能和促进组织再生的复合材料。文章主要综述羧甲基壳聚糖相较于壳聚糖的优势以及在口腔组织再生方面的应用。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

1.1   资料来源   
1.1.1   检索人及检索时间   第一作者在2021年10月进行检索。
1.1.2   检索文献时限   2006年1月至2021年10月。
1.1.3   检索数据库   中文数据库：CNKI数据库；英文数据库：PubMed数据库。
1.1.4   检索词   中文检索词为“羧甲基壳聚糖”“组织工程”“口腔医学”。英文检索词为“carboxymethyl chitosan”“tissue 
engineering”“dentistry”“stomatology”。
1.1.5   检索文献类型   研究原著，综述。
1.1.6   检索策略   知网构建检索式为“(主题：羧甲基壳聚糖(精确))AND(主题：口腔医学(精确))；(主题：羧甲基壳聚糖(精确))AND(主题：组织工程(精确))”时间限定为2006-2021。 PubMed数据库检索策略，见图2。

1.1.7   检索文献量   中文文献72篇，英文文献189篇。
1.2   文献筛选标准

纳入标准：①有关羧甲基壳聚糖介绍的相关文献；②有关羧甲基壳聚糖在组织工程中应用的相关文献；③有关羧甲基壳聚糖在口腔医学中应用的相关文献；④优先选择与研究内容相近、观点明确、论据可靠的相关文献。 

排除标准：①与研究内容相关性低的文献；②内容重复文献；③论点不明确、论据不充分文献；④中、英文以外语种的文献。
1.3   资料整合   计算机初步检索得到261篇文献，通过阅读文题和摘要进行初步筛选获得87篇文献；阅读全文后排除重复性研究，以及内容不相关的文献，排除论点不明确、论据不充分的文献，最终纳入51篇文献进行综述。文献[1-17]与羧甲基壳聚糖及其特性有关；文献[18-37]与羧甲基壳聚糖口腔组织构建有关；文献[38-51]与羧甲基壳聚糖应用于口腔组织再生有关。文献筛选流程，见图3。

3.1   既往他人在该领域研究的贡献和存在的问题   羧甲基壳聚糖作为壳聚糖衍生物的一种，继承了壳聚糖优势的同时，也展现了其独特的优势，例如：在水溶性、成膜性、离子螯合能力、促胶原形成矿化方面，已有许多研究证实其在口腔组织再生中的重要作用，包括骨组织再生、牙体组织再生、牙周组织再生等。一方面，羧甲基壳聚糖作为支架材料或凝胶材料不仅具有良好的抗菌性能，而且具有优异的缓释效果和理想的孔径，可以与多种生物活性大分子、金属化合物等联合使用，发挥协同作用。另一方面，羧甲基壳聚糖可以作为修饰改性材料，赋予复合材料更好的性能和生物活性以及使用寿命。然而，由于羧甲基壳聚糖在一些组织再生应用中使用的聚合物、生物活性成分等物质价格昂贵，加之口腔生理环境的复杂性等因素，导致其难以在临床普及应用，许多研究只能开展体外实验、动物模型实验。另外，羧甲基壳聚糖的抗菌机制尚未阐明，一些学者提出的假说仍存在一些争议。
3.2   作者综述区别于他人他篇的特点   目前还尚未有综述报道羧甲基壳聚糖在口腔组织工程的应用，文章通过介绍羧甲基壳聚糖的生物学特性、优势以及联合不同生物材料制备具有增强力学性能和促进组织再生的复合材料并应用于口腔组织工程研究，最后将现阶段研究成果中的一些羧甲基壳聚糖复合材料进行了分析总结。
3.3   综述的局限性   该综述将现阶段研究成果进行论述总结：在近些年的研究中发现，利用羧甲基壳聚糖形成的复合材料，例如：仿生水凝胶、可降解生物支架材料，这些材料虽具备更优越的机械性能及生物特性，但是仍然存在一些不足，例如应用羧甲基壳聚糖支架搭载无定型磷酸钙引导牙本质再矿化，在动物模型中，由于口腔温度、pH值等因素的变化，该支架未取得良好的效果。因此，尚无法在此阶段广泛开展口腔临床应用，仅可将现有研究成果进行较为完整全面的分析总结，以期为后续相关研究提供某一阶段性资料，这是该综述的相对局限性。
3.4   综述的重要意义   系统性总结了近年来羧甲基壳聚糖在口腔组织工程的应用，深度探讨了羧甲基壳聚糖抗菌和促进牙体再矿化的机制原理，阐明了其中的优势和不足之处，为未来开展羧甲基壳聚糖研究提供了新思路和热点，例如开展羧甲基壳聚糖对口腔菌群的抗菌机制研究、羧甲基壳聚糖构建口腔组织的动物模型研究、羧甲基壳聚糖修饰口腔材料的研究等。
3.5   课题专家组对未来的建议   羧甲基壳聚糖在口腔组织工程领域未来应用拥有广阔前景，但是当前研究阶段仍然面临很多挑战。纵观羧甲基壳聚糖在口腔医学的研究现状，可以确定的是羧甲基壳聚糖已应用于口腔外科伤口敷料及一些牙周局部药物治疗中。然而，目前许多羧甲基壳聚糖在口腔组织工程的应用还处于细胞和体外实验，无法应对口腔复杂的生理环境。未来对于口腔组织再生的研究可能要集中在羧甲基壳聚糖对于口腔的适应和优化，逐渐开展体内实验和临床试验，最终实现其在口腔组织再生的临床定制化应用。  
中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

文题释义：
羧甲基壳聚糖：羧基化的一种壳聚糖，主要有3种形式：N，O-羧甲基壳聚糖、N，N-羧甲基壳聚糖、O-羧甲基壳聚糖。
组织再生：寻找有效的生物材料，促进机体自我修复与再生或构建出新的组织与器官，以改善或恢复损伤组织和器官的功能。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

活性氧和氧自由基可导致各种病理现象，包括DNA损伤、细胞退化、炎症和致癌，从而导致许多疾病，如癌症、衰老、动脉粥样硬化、类风湿性关节炎和糖尿病。由于羧甲基基壳聚糖聚合链上存在羟基和氨基，其具有一定的抗氧化活性，羧甲基壳聚糖的抗氧化活性与其分子质量呈反比。因此，羧甲基壳聚可作为一种治疗癌症的潜在药物。另外，羧甲基壳聚作为天然多糖衍生物的一种，富含丰富的官能团，可制备成荧光碳点(一种尺寸小于10 nm的新型纳米材料)，可应用于生物成像和肿瘤治疗等。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：生物材料；骨生物材料；口腔生物材料；纳米材料；缓释材料；材料相容性；组织工程

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