摘要：本研究提出了一种快速固化策略，用于构建具有可调控力学性能与生物活性的节肢弹性蛋白基生物屏障膜。通过光化学交联技术，我们制备了封装碱性磷酸酶（ALP）的重组蛋白水凝胶，该蛋白由节肢弹性蛋白与正电性弹性蛋白结构域组成。在ALP介导的生物矿化过程中，交联网络的限域效应与三乙醇胺的离子螯合作用协同驱动高密度羟基磷灰石纳米晶在的可控沉积。该生物屏障膜的模量可跨越三个数量级，同时保持优异的柔韧性，其力学适应性显著优于传统GBR材料。此外，矿化后的生物屏障不仅展现出优异的物理阻隔功能，更能精准调控细胞行为，在动物实验中显著加速骨组织再生。这项工作为开发用于引导骨再生的下一代高性能屏障膜提供了一种替代方法。

背景介绍：

严重骨缺损的治疗是一项复杂的临床挑战，其核心难点在于现有修复材料难以同时满足力学性能、生物活性和功能需求。近年来，引导性骨再生技术（GBR）因其能激活人体内在再生潜能，已成为临床治疗严重骨缺损的主流方案。然而当前GBR膜仍存在显著缺陷：金属膜（如不可降解钛网）因刚性过强易导致组织适配不良，而合成聚合物膜（如聚四氟乙烯）则存在生物活性差且不可降解的问题。临床常用的胶原膜虽具良好生物相容性，但面临机械强度不足、屏障功能不稳定及制备工艺复杂等局限。因此，开发新型GBR膜对于严重骨缺损的治疗至关重要。 

本文亮点：

图1. 节肢弹性蛋白屏障膜用于引导骨再生

图2. 节肢弹性蛋白屏障膜矿化前后的结构和组分表征

图3. 节肢弹性蛋白屏障膜的力学性能表征

图4. 节肢弹性蛋白屏障膜的功能性体外评价

图5. 节肢弹性蛋白屏障膜的体内成骨评价

总结与展望：

我们提出了一种快速固化策略，用于构建基于弹性蛋白的生物防护层，该防护层具有出色的力学性能和成骨生物活性。通过酪氨酸介导的光交联技术，快速制备了重组弹性蛋白水凝胶。内部固定的碱性磷酸酶（ALP）有效地促使在弹性蛋白基质内沉积高度密集的羟基磷灰石（HAP），从而显著提高机械性能并防止脆性。因此，这种弹性蛋白生物防护层通过协同优势在骨修复膜技术中建立了新的基准，这些优势是传统基于胶原蛋白或合成材料的替代品无法实现的。与受固定机械性能限制的传统骨修复膜不同，这种蛋白质工程系统实现了前所未有的模量可调性，范围跨越三个数量级，同时保持灵活性，有效地解决了结构刚度与手术操作便利性之间的权衡问题。除了机械性能优越之外，这种弹性蛋白生物防护层还通过机械转导信号和羟基磷灰石生物活性表现出优于商业骨修复膜的卓越成骨诱导功能，这一点已在体外和体内定量分析中得到了证实。此外，酪氨酸介导的光交联方法能够快速生成弹性蛋白生物防护层，有效地克服了基于商业胶原蛋白的骨修复膜所具有的繁琐制备过程。因此，该平台为制造下一代骨修复材料提供了一个极具前景的候选方案。

文章详情：

Fast-curing resilin bioshield with tailored stiffness and bioactivity for guided bone regeneration

Yusai Zhou, Yajuan Xie, Yunfan Zhang, Xiaomo Liu, Bo Li, Bing Han*, Ruichu Zhang, Chaonan Jin, Yao Sun, Chao Ma, Shengxue Yang, Li Miao*, Hongjie Zhang, Kai Liu*, Yan Wei*

Cite this by DOI: 10.26599/NR.2025.94907414

文章链接： https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907414