种植牙修复术是治疗牙缺失较为理想的方式。然而牙列缺损后牙槽骨吸收可能会造成牙槽骨量不足，给种植体的植入及疗效带来了挑战，引导骨再生技术(Guided Bone Regeneration, GBR)的应用较好地解决了这一问题，成为牙种植术骨增量技术的常用方法之一。其技术核心在于通过外科手术放置屏障膜于软组织与骨缺损之间，防止增速过快的上皮组织长入骨缺损区域影响硬组织重建，进而提供骨再生的空间。目前市售的屏障膜分为可吸收和不可吸收两类，常用的可吸收胶原膜存在降解快和动物来源胶原的免疫原性问题，已发表的基础研究多聚焦于膜的力学性能改善、骨愈合促进等方面，而关于膜的基本生产方式及成本控制问题的研究相对较为局限。为了解决这些问题，我们探索了一种新型载人源细胞外基质引导骨再生屏障膜的高效制备法并研究了其各项性能及效果。
近期，我们团队和华西口腔种植科伍颖颖副教授团队联合在Journal of Materials Chemistry B上发表题为《Scalable fabrication of porous membrane incorporating human extracellular matrix-like collagen for guided bone regeneration》的研究论文，提出了一种采用非溶剂诱导相分离法（nonsolvent-induced phase separation, NIPS）制备以聚己内酯（ polycaprolactone，PCL）和人源细胞外基质（human extracellular matrix-like collagen，hCol）为原料的引导骨再生屏障膜（PCL/hCol膜）的新方法。该方法具有工艺简单、省时高效、成本控制、可批量生产等优势，制备出的膜具有不对称多孔的结构：一面孔隙较大相对粗糙，可促进细胞黏附进而促进成骨；另一面孔隙较小相对光滑，可抑制纤维结缔组织侵入骨组织区域；膜中间的海绵状孔隙结构又有利于营养物质的交换。PCL/hCol膜机械性能及降解性能得到了很大的提升，其中的hCol成分又可增强膜的生物相容性并促进成骨。
图 1. 非溶剂诱导相分离法制备PCL/hCol膜流程示意图。
图 2. PCL/hCol膜的形态学和化学特征。（A-E）SEM图像示PCL/hCol膜的表面及断面结构；（G）FTIR及（H）EDS示PCL/hCol膜的化学成分组成。
图 3. PCL/hCol膜的其他性能检测结果。（A）拉伸试验证明PCL/hCol膜具有良好的机械性能；（B）表观水接触角结果证明PCL/hCol膜为非超疏水表面；（C）血清蛋白透过率结果证明PCL/hCol膜结构有利于营养物质交换；（D）降解实验证明PCL/hCol膜具有合适的降解速率。
图 4. 体外实验探究PCL/hCol膜对细胞生物学行为的影响。（B-C）CCK-8实验及细胞黏附实验证明PCL/hCol膜具有良好的生物相容性，可促进细胞黏附增殖；（D）细胞穿透实验证明PCL/hCol膜具有良好的屏障功能；（F-G）成骨诱导实验证明PCL/hCol膜可促进成骨。
图 5-6. 体内实验探究PCL/hCol膜对大鼠颅骨缺损愈合的影响。Micro-CT及切片染色结果表明PCL/hCol膜具有良好的体内成骨效果。
综合上述结果，我们证明，通过NIPS法制备的PCL/hCol膜具有良好的各项性能及生产优势，为创造低成本高性能国产引导骨再生屏障膜提供了新的思路。
文章的第一作者是华西口腔2020级本科生王清逸，通讯作者是魏强研究员和伍颖颖副教授。