DOI: 10.1002/adfm.202008906

理想的引导骨再生膜（GBRM）不仅可以发挥屏障功能，而且还具有增强成骨能力和抵抗细菌感染的作用。然而，当前可用的膜的生物活性有限。为了应对这一挑战，本研究采用连续分步静电纺丝法设计并制备了一种Janus GBRM（JGM）。将羟基磷灰石（HAP）负载随机明胶纤维设计为内表面，以促进成骨细胞的粘附、增殖和成骨分化，同时将P（DMC-AMA）负载定向聚己内酯（PCL）纳米纤维作为外层以抵抗上皮细胞入侵和细菌感染。体外试验表明，内表面具有增强的成骨作用，同时外表面可调节上皮细胞沿排列方向扩散并杀死接触的细菌。有趣的是，外表面可诱导巨噬细胞向M2表型极化，从而调控良好的骨免疫环境。上述结果表明，JGM同时满足屏障、成骨、抗菌和骨免疫调节功能的关键要求。与商用生物引导膜相比，JGM具有更好的体内骨组织再生性能。这项工作为设计多功能膜/支架提供了一个新的平台，在组织工程领域显示出巨大的应用潜力。

图1.膜的表征。A）连续分步静电纺丝工艺示意图；B）JGM内表面的SEM图像；C）含HAP的GEL纳米纤维的TEM图像；D）JGM外表面的SEM图像；E）外表面的WCA；F）膜的吸水率；G）膜的应力-应变曲线。

图2.膜外表面的细胞行为研究。A）接种于JGM和JGMC上的L929细胞在450nm处的CCK8试液吸光度（插图是CCK-8测试后的膜照片，TCP是未处理的对照组）；B）接种于JGM和JGM-R上的L929细胞在450nm处的CCK8试液吸光度；C）在JGM上培养5天的L929细胞的CLSM图像；D）在JGM上培养3天的L929细胞的SEM图像（细胞以黄色突出显示）；E）在JGM上培养5天的L929细胞的SEM图像；F）在JGM-R上培养3天的L929细胞的SEM图像（红色圆圈标记了生长到纳米纤维内的细胞）；G）在JGM外表面上培养1天、4天和7天的L929细胞的3D荧光图像。

图3.膜的直接成骨功能表征。A）培养在膜内表面的MC3T3-E1细胞在450nm处的CCK8试液吸光度；B）接种在JGM内表面的MC3T3-E1细胞的SEM图像；C）培养在内表面的MC3T3-E1细胞的定量ALP活性；D）通过ELISA检测到的OCN蛋白表达；E）培养在内表面的MC3T3-E1细胞的茜素红染色（ARS）；F）在JGM内表面上培养1天、4天和7天的MC3T3-E1细胞的3D荧光图像。

图4.抗菌功能评估。A）琼脂平板的照片和相应的细菌生存力分析；B）培养12小时后，JGM外表面上的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的荧光显微镜图像（绿色表示活细菌，红色表示死细菌）；C）JGM的抗菌机制示意图。

图5.骨免疫调节功能评估。A）示意图；B）通过RT-PCR检测到的巨噬细胞的基因表达；C）通过RT-PCR检测在条件培养基中培养的hBMSCs的基因表达。

图6.体内骨修复评估。A）操作示意图；B）骨骼的显微CT图像；C）根据显微CT图像分析骨体积分数；D）根据显微CT图像分析骨小梁厚度；E）根据显微CT分析骨小梁分离。

图7.8周时颅骨缺损的组织学分析。A）H＆E染色图像；B）Masson三色染色图像（HB，宿主骨；IB，未成熟骨；NB，新骨；C，结缔组织）。体内生物相容性评估：C）大鼠皮下植入示意图；D）8周后的H＆E染色切片；E）骨愈合机制示意图。