中山大学吴淑仪团队Adv.Sci.：类创可贴的自固定屏障膜实现优异的骨增强

在受引导的骨再生手术中，通常使用屏障膜来抑制软组织对骨再生的干扰。然而，目前的屏障膜通常无法抵抗外力对骨增强区域的影响，从而导致膜及其下方的植骨材料发生位移，最终导致骨增强效果不理想。

基于以上问题，中山大学口腔医院的吴淑仪团队开发了一类新的局部双层粘合屏障膜 (ABM)，用以固定骨移植材料。其特有的吸-粘特性的风干粘性水凝胶层使 ABM 通过“即贴即用”的创可贴策略牢固地粘附在湿润的骨表面，有效防止骨缺损治疗中的膜移位和骨移植物的渗漏。此外，该策略还适用于制备不同的粘合屏障膜和为不同的手术区域固定不同的骨移植材料。通过为骨移植材料建立这样一个连续的屏障，该策略为设计下一代屏障膜开辟了一条新途径。相关研究以Band-Aid-Like Self-Fixed Barrier Membranes EnableSuperior Bone Augmentation为题发表于Advanced Science上。

受引导的骨再生术(Guided bone regeneration, GBR)是目前移植应用中最广泛的骨增量手术，它使用屏障膜来防止软组织长入骨缺损区域。在伤口闭合和愈合过程中，骨增强区域的外力，如皮瓣闭合、邻近肌肉运动和咀嚼食物产生的力，会导致屏障膜（如胶原蛋白）的显著膜移位，这将严重影响骨增量的质量和数量（图 1a）。因此，如何在固定膜的同时将植骨材料限制在所需位置对于GBR的成功至关重要。为了解决这个问题，临床实践中通常使用针来不连续地固定屏障膜。这种方法在一定程度上可以减少颗粒状植骨材料的位移，但仍然无法避免材料从针之间的空间向侧向和顶端渗漏（图 1b）。对于未包含的骨缺损或严重的骨缺损，常采用螺钉固定的块状植骨，以维持骨增强区域的空间稳定性。然而，使用任何钉或螺钉都会增加损伤牙槽神经、邻牙根和其他重要解剖结构的风险，并容易导致骨块或接收区域骨折。因此，在骨增量手术中迫切需要一种方便有效的自固定膜，以在时空上提供具有优异的防移位、防渗漏等全方位屏障效果的植骨材料。

作者通过将商业胶原膜 (CM) 与聚丙烯酰胺/聚多巴胺 (PAM/PDA) 粘合水凝胶相结合风干，成功开发出一类新型局部双层粘合屏障膜 (ABM)，它们在骨增强手术中被证明具有优异的成骨作用（图 1c)。对于构建的 ABMs，干燥的粘附水凝胶 (DAH) 层具有独特的吸-粘特性，可以快速吸入骨表面可能干扰粘附的液体（如血液和唾液），并通过 PDA 丰富的儿茶酚基团牢固地粘附在骨骼表面上。在骨表面吸取液体后，水凝胶迅速膨胀并变得柔韧，从而能够适应各种不规则的骨表面，并在空间上为植骨建立连续无缝的屏障（图1d）。水凝胶的机械和液体吸收性能可以通过交联剂的组成按需调整，由此产生的 ABM 可用于固定各种骨移植材料（例如，颗粒和块状骨移植物）以满足不同要求的手术区域。总之，该具有高粘合强度和可调理化性质的 ABM 可以通过“即贴即用”创可贴式策略有效防止 GBR 膜移位和植骨材料渗漏，从而为骨移植建立连续屏障，并取得了令人满意的体内骨再生效果。

图1. 通过带有商用屏障膜的 GBR、用针固定的商用屏障膜和 ABM 进行骨增强的示意图，以及 ABM 对湿骨表面的粘附机制。

【图文导读】

图 2. a) ABM 的制备示意图。b) AH-80、DAH-80、ABM-80 的 DAH 层、CM 和 ABM-80 的 CM 层的 FTIR 光谱。c) ABM-80 的截面 SEM 图像。d) AH-60、AH-80 和 AH-100 的压缩应力-应变曲线。e) DAH-60、DAH-80和DAH-100浸入PBS中的吸液能力-时间曲线（n =4）。f) DAH-60/CM、DAH-80/CM 和 DAH-100/CM 的粘合强度 ( n = 3)。g) CM 和 ABM-80 在 10 次和 30 次剪切循环后的质量损失率。

图 3. a) BMSCs 在 DAHs 条件培养基中培养1、3 和 7天的 CCK-8 检测结果。b) 在 DAHs 的条件培养基中培养3天的 BMSCs 的形态学（绿色为 F-肌动蛋白，蓝色为细胞核）。c) 在成骨诱导培养基中与 CM 或 DAH-80 共培养 7天和14天的 BMSCs 的 ALP 活性。d) BMSCs 在成骨诱导培养基中与 CM 或 DAH-80 共培养14天和21天后 ARS 染色后钙沉积的半定量分析。e) 裸鼠背部包埋2天的CM或DAH-80周围组织HE染色和CD68免疫组化染色。

图 4. a) 在放置 PBG 并用 CM、CM-4P 或 ABM 覆盖 10 天后，兔胫骨未包含骨缺损的显微 CT 3D 重建的代表性图像。b) 填充 PBG 2 个月后不同组的增强区域的显微 CT 3D 重建的代表性图像。c) BV/TV 和 d) 填充 PBG 2 个月后不同组的骨增强高度。e) 填充 BBG 2 个月后不同组的增强区域的显微 CT 3D 重建的代表性图像。f) BV/TV 和 g) 填充 BBG 2 个月后不同组的骨增量高度。骨缺损区域由黄色圆圈标识，增强骨的高度由红色矩形标识。

图5. 放置 a) PBG 和 b) BBG，然后用CM或ABM处理2个月后，在缺损区域新骨增强的HE和Masson三色染色。

【总结】

作者成提供了一种简便的策略，通过合成粘合水凝胶、与商业 CM 集成来构建新型局部双层粘合屏障膜（ABM）。凭借独特的吸-粘附特性，该ABM 可以快速吸收界面液体并紧密粘附在湿润的骨表面。通过“即贴即用”的创可贴式策略，ABM 在非封闭性骨缺损治疗中表现出出色的自固定和骨移植材料固定效果，从而产生优于 CM 的再生效果。此外，该ABM 可用于固定各种骨移植材料，以满足各种临床需求。总之，该ABMs 在骨质增强手术中显示出良好的应用前景，有望为下一代屏障膜的设计提供新的方向。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202206981