颌骨缺损的修复是口腔种植修复领域的一大难题。通过骨移植材料重建缺损的颌骨是目前临床上常用的方法。常用的骨移植材料主要来源于自体骨、同种异体骨、异种骨和生物合成材料。近年来，牙本质基质因其与人体骨相似的成分和良好的骨诱导性被视为有价值的移植替代材料，但其颗粒形态在修复大面积骨缺损，尤其是需要维持空间形态的垂直骨增量时，操作困难且易流失，限制了其广泛应用。浙江省人民医院口腔医学中心杨帆教授课题组与浙江工业大学材料科学与工程学院陈枫教授课题组合作开发了一种基于丝素蛋白（SF）/甲基丙烯酰化透明质酸（HAMA）/脱矿牙本质基质（DDM）的复合水凝胶骨移植替代材料。该材料不仅具有良好的可塑性和生物相容性，更能在蓝光照射下10秒内快速固化，有效固定DDM颗粒，维持良好的成骨空间。在大鼠颅骨缺损和比格犬下颌骨缺损模型中展现出优异的骨再生能力。2025年8月，该项研究成果以“Prominent Alveolar Bone Graft Substitute Derived from Silk Fibroin/Hyaluronic Acid/ Demineralized Dentin Matrix Hybrid Hydrogen”为题，发表于国际知名期刊《Biomaterials Research》。论文第一作者为浙江省人民医院口腔医学中心的陈润智、张文涛与丁榆德。

【主要内容】

图1：复合骨移植替代材料的制备及修复骨缺损示意图

图1展示了本研究的整体技术路线。从蚕茧中提取丝素蛋白（SF），从褐藻中提取透明质酸（HA），并分别通过巯基化和甲基丙烯酰化改性得到SF-GSH和HAMA。同时，将人离体牙经过研磨、消毒、脱矿等处理制成DDM粉末。将SF-GSH、HAMA混合制备为前驱液，加入与DDM颗粒，在光引发剂存在下经蓝光照射，通过“巯基-烯”点击化学反应快速交联固化，形成SF/HAMA/DDM复合水凝胶。最终将材料应用于大鼠颅骨缺损和比格犬下颌骨缺损的修复。

图2：SF/HAMA/DDM复合材料的制备与表征

图2通过核磁共振（NMR）验证了SF成功接枝谷胱甘肽（GSH）、HA成功接枝甲基丙烯酸酐（MA）。扫描电镜（SEM）显示水凝胶具有均匀的多孔结构，DDM保留了天然的牙本质小管结构。力学测试表明，纯SF/HAMA水凝胶（SF-25）的压缩模量最高（0.38 MPa），加入DDM后力学性能有所下降，但仍保持在20 kPa以上，满足引导骨再生的力学要求。溶胀和降解实验证明该水凝胶具有稳定的物理化学性质和可控的降解速率（21天降解约17%），适合作为骨移植材料。

图3：SF/HAMA/DDM复合材料的生物相容性评估

图3通过体外细胞实验和体内皮下植入实验证明了材料的良好生物相容性。CCK-8和活/死细胞染色表明，材料浸提液能有效促进细胞（L929成纤维细胞和人牙周膜干细胞）增殖，且活性良好。细胞划痕实验显示，含DDM的组别（尤其是SF/HAMA/DDM-50）能显著促进细胞迁移。大鼠皮下植入一周后，材料周围未见明显炎症细胞浸润，主要脏器也无异常，表明材料无系统毒性。

图4：SF/HAMA/DDM复合材料促进成骨分化的能力（体外）

图4通过ALP染色（第4、7天）和茜素红S（ARS）染色（第21天）评估了材料诱导牙周膜干细胞成骨分化的能力。结果显示，SF/HAMA/DDM组ALP染色更深、ARS形成的钙结节更多（DDM-50组效果最佳）。成骨相关基因（Runx2, ALP, Col-1, OCN）的表达量检测进一步证实，SF/HAMA/DDM复合材料，尤其是高DDM含量组，能显著上调早期和晚期成骨标志物的表达。

图5 & 图6：SF/HAMA/DDM修复大鼠颅骨缺损效果（Micro-CT与组织学分析）

图5的Micro-CT三维重建显示，植入8周和16周后，SF/HAMA/DDM-35和-50组的大鼠颅骨缺损修复效果最佳，新生骨量（BV/TV%）、骨小梁厚度（Tb.Th）显著高于空白组和纯DDM组，骨小梁分离度（Tb.Sp）更低。至16周时，SF/HAMA/DDM-50组缺损区几乎被新生骨组织完全填充。图6的H&E和Masson染色组织学分析结果与Micro-CT结果一致，SF/HAMA/DDM组可见大量新生骨组织、血管和成熟骨小梁，而空白组主要由纤维结缔组织填充。

图7 & 图8：SF/HAMA/DDM修复比格犬下颌骨缺损效果（Micro-CT与组织学分析）

图7和图8将材料应用于更大的动物模型（比格犬）的下颌骨临界尺寸缺损中。Micro-CT（图7）和组织学染色（H&E, Masson, Goldner）（图8）结果均表明，术后4周和8周，SF/HAMA/DDM-35和-50组的新生骨量、骨密度和成熟度均显著优于空白组和纯DDM组，材料与宿主骨整合良好，证明了该复合材料在大型动物模型中也具有强大的促成骨能力。

【全文总结】

本研究成功开发了一种兼具可塑性、快速固化、优异生物相容性、良好的空间维持能力和强大的成骨能力的新型复合骨移植替代材料——SF/HAMA/DDM。它巧妙地解决了纯DDM颗粒在临床操作中难以成型、易流失的痛点。SF/HAMA水凝胶网络为DDM提供了支撑和固定，而DDM则贡献了其天然的骨诱导活性，两者协同作用，在体外和体内均显著促进了骨组织的再生和修复。该研究为临床治疗牙槽骨缺损等骨缺损疾病提供了一种新颖、有效且极具转化前景的策略，有望成为骨组织重建与再生领域的有力工具。

原文链接：

https://spj.science.org/doi/10.34133/bmr.0243