聚乙烯亚胺修饰蛋壳膜实现骨-骨膜双相再生：一种引导骨愈合的多功能仿生策略

为解决传统引导骨再生(GBR)膜机械性能差、生物活性不足且无法同步再生骨膜的问题，中山大学光华口腔医学院研究人员开发了聚乙烯亚胺修饰蛋壳膜(PESM)。该材料通过诱导仿生矿化维持缺损区空间稳定性，同时创建促骨再生微环境，实现骨与骨膜同步再生。体外实验证实其增强成骨分化与血管化能力，大鼠颅骨缺损模型显示显著新骨形成。该研究为复杂骨缺损修复提供了新型多功能屏障材料。

　　

在口腔种植和骨缺损修复领域，引导骨再生(GBR)技术面临重大挑战：超过50%的种植患者需要GBR治疗，但现有膜材料存在机械强度不足、易感染降解、缺乏促骨膜再生功能等缺陷。尤其骨膜作为高度血管化的特殊组织，在早期骨愈合中起关键作用，却鲜有GBR膜能模拟其生物学特性。传统胶原膜如Heal-all?(HAM)虽广泛使用，但降解过快导致空间维持失效；而蛋壳膜(ESM)虽具天然胶原网络，却缺乏主动诱导再生能力。

针对这一难题，中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院（广东省口腔医学重点实验室）的研究团队创新性地将低分子量聚乙烯亚胺(PEI)与ESM结合，开发出具有自矿化功能的多功能屏障材料PESM。该研究发表于《Acta Histochemica》，首次实现了GBR膜对骨-骨膜复合组织的同步引导再生，为复杂骨缺损修复提供了全新解决方案。

研究采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)表征材料形貌，通过TNBS法测定PEI接枝量；体外矿化实验验证自矿化能力；CCK-8和管形成实验评估细胞相容性与血管化潜能；建立大鼠颅骨缺损模型，通过micro-CT和组织学分析再生效果。

3.1 材料表征
PESM展现独特纤维网状结构，PEI接枝量达1.726×10^–8 mol/cm²，接触角(26°)显著低于HAM(50°)，酶解稳定性提高7.5倍。XPS证实PEI通过酰胺键与ESM胶原纤维共价结合。

3.2 抗菌性能
对金黄色葡萄球菌(S. aureus)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)和大肠杆菌(E. coli)的抑菌率接近100%，归因于PEI质子化氨基的正电荷作用。

3.3 仿生矿化
在模拟体液中14天后，PESM纤维 mantle(被膜)和core(核心)均出现纳米羟基磷灰石(HA)沉积，热重分析显示无机成分占比达36.79%，AFM显示矿化后DMT模量显著提升。

3.4 生物活性
与HAM相比，PESM使骨髓间充质干细胞(mBMSCs)的碱性磷酸酶(ALP)活性提高3倍，骨钙素(OCN)和骨桥蛋白(OPN)表达量增加2倍，人脐静脉内皮细胞(HUVECs)管形成面积扩大180%。

3.5 体内再生
大鼠颅骨缺损模型显示，PESM组4周时骨体积(BV)达HAM组的2.3倍，免疫荧光证实其特异性诱导periostin⁺骨膜形成，并招募LepR⁺/Osterix⁺成骨前体细胞。

该研究突破性地将GBR膜从被动屏障转变为主动调控系统：①PEI诱导的仿生矿化赋予材料动态力学适应性，解决空间维持与临床操作性矛盾；②ESM天然纤维网络模拟骨膜ECM微环境，协同PEI的氨基活性位点促进干细胞募集；③独特的糖蛋白被膜结构指导矿物晶体的取向生长，模拟天然骨基质的层次结构。这种"材料引导生物学响应"的设计理念，为开发下一代组织工程材料提供了新范式。临床转化后，PESM有望解决大面积骨缺损修复中血管化不足、骨膜缺失等核心难题，特别适用于种植体周围骨增量等复杂临床场景。未来研究需进一步阐明PEI分子量梯度对矿化动力学的影响，并探索大规模禽类副产品转化的产业化路径。