骨缺损的治疗是临床实践中常见的挑战，是目前研究的热点。近年来，人工支架材料在临床骨修复中的应用越来越多。然而，生物相容性差、力学性能不足、缺乏抗菌性能、成骨效果差等问题影响了人工支架材料的广泛应用。
近日，中山大学王焱教授、张婷婷博士团队在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上，发表了最新研究成果“Synergistic Functions of the Janus Fibrous Membrane for Enhanced Bone Repair”。研究者通过梯度静电纺丝工艺和光交联技术设计了一种Janus纤维膜，该材料体系实现了生理屏障功能、抗菌性能和成骨促进作用的协同整合，其不同功能层呈现出独特的组成差异和结构特征。
图1: 用于骨再生的Janus纤维膜的设计和制造示意图
通过控制静电纺丝参数，采用经典的两亲性嵌段共聚物mPEG-b-PLGA静电纺丝形成疏松多孔的内层，采用mPEG-b-PLGA和甲基丙烯酰化明胶（GelMA）进行静电纺丝并光交联形成致密的外层。由于内外层主要成分均为两亲性嵌段共聚物，两层之间呈现自然过渡。抗菌成分（ε-PL）负载在外层，可以有效发挥抗菌活性，结合外层特殊的致密结构，可以作为生理屏障防止非成骨细胞的长入，其组分特性同时可以确保细胞的正常黏附和增殖。将生物活性成分（Nb2O5）引入内层结构中可以促进骨再生进程。通过正常颅骨缺损和感染性下颌骨缺损的动物模型分析了Janus纤维膜的抗菌及成骨效果，探索其在不同环境中的适用性，为临床骨缺损治疗提供参考。
图2：Janus纤维膜的理化特性评估。
图3：Janus纤维膜的屏障功能评估。
图4：Janus纤维膜成骨及抗菌性能的体内评估。
体外试验表明，所设计的Janus纤维膜具有良好的生物相容性、机械性能和降解性能。体内实验结果证实了Janus纤维膜的生物安全性。体外和体内实验证明Janus纤维膜具有较佳的成骨性能、优异的抗菌能力以及屏障功能。Janus纤维膜可以成为一种有效的多功能平台，以克服目前商用胶原膜抗菌、成骨、屏障性能的局限性。
论文链接：doi: 10.1021/acsami.4c18965.
人物简介：
王焱，中山大学光华口腔医学院·附属口腔医院教授、博士生导师。中华口腔医学会口腔修复专委会副主任委员、口腔材料专委会常务委员、广东省口腔医学会口腔修复专委会主任委员、美国艾默里大学访问学者、香港大学牙学院客座教授， 《Dent Mater》杂志编委。长期从事口腔修复学、口腔材料学的临床、教学与科研工作，主要研究方向为齿科修复材料及骨植入材料研发。主持包含国家自然科学基金区域合作重点项目、广东省基础与应用基础研究基金重点项目等在内的各级科研项目20余项。在Biomaterials, Chemical Engineering Journal，Bioactive Material、ACS Nano等国内外核心学术刊物上发表论文近70余篇，参编学术论著及教材8本。获2023年广东省口腔医学科学奖二等奖、2024年第六届广东省医院协会医院管理与科技创新奖(科技类)一等奖。
