蛋壳膜作为骨再生材料的有益特性研究获奖

来自格拉纳达大学生物健康研究所 (ibs.GRANADA) 的研究人员团队，以及来自西班牙国家研究委员会 (CSIC) 安达卢西亚地球科学研究所 (IACT)、奥维多大学和哈恩、哥伦比亚国立大学 (UNAL) 和安达卢西亚卫生服务中心 (SAS) 开发了一种由蛋壳膜制成的新型生物材料。体外研究已经显示出这种生物材料在骨再生等创伤学领域和牙髓涂层等牙科领域的良好效果。该项目名为“磷灰石涂层外层蛋壳膜：一种用于引导骨/组织再生的新型骨诱导生物混合复合材料”，荣获2023年西班牙鸡蛋研究所(IEH)研究奖。该奖项在马德里“Círculo de Bellas Artes”上颁发，奖金为 12,000 欧元。

蛋壳膜是一种独特的生物高分子材料，由I型、V型和X型胶原纤维组成，并涂有蛋清蛋白、蛋壳基质蛋白、碳水化合物和透明质酸。膜的外层还包含称为乳头的结构，由蛋白聚糖组成，蛋白聚糖是充当碳酸钙(壳的矿物成分)成核中心的特殊分子。膜的外层和内层的组成和功能不同：外层促进碳酸钙成核，从而形成蛋壳，而内层与蛋黄和蛋清接触，抑制矿化。鸟类利用膜的双重作用形成坚硬的蛋壳材料——一种碳酸钙屏障，可以保护胚胎免受外部危险，同时允许其从内部轻松孵化。这种二元性已被证明是一个有前途的特征，并在研究中被利用来开发一种生物混合材料，用于未来在引导骨再生和盖髓方面的应用。

引导骨再生是牙科中广泛使用的一种技术，用于在种植体植入之前促进下颌骨(例如上颌骨)的再生，以及修复骨缺损。除了骨移植物或磷酸钙等再生材料外，还使用由天然(胶原蛋白、明胶等)或合成可吸收聚合物制成的小膜。这些膜的作用是充当骨组织和周围牙龈组织之间的物理屏障，防止牙龈组织的细胞侵入骨移植区域。它们还用于支持新骨形成，并且必须可吸收以避免进一步手术的需要。

本研究开发的生物材料由产蛋鸡的蛋壳膜组成，其外表面涂有纳米晶磷酸钙磷灰石，在保护其内表面的同时防止矿化。“为了实现这一目标，我们使用了一种被称为‘蒸汽扩散结晶’的创新结晶技术，该技术能够沉淀出纳米晶磷灰石，其特性与待再生骨骼中的磷灰石相似。因此，所获得的生物材料具有双功能，外部具有骨诱导性，内部具有细胞侵袭屏障，并且可以取代目前用于引导骨再生的材料，即膜和骨移植物的组合。因此，膜的外表面类似于矿化组织，内表面类似于软组织。该膜也是可吸收的，”IACT 晶体学研究实验室、该研究的首席研究员 Jaime Gómez Morales 表示。

体外研究证实，与膜本身相比，磷灰石涂覆的蛋壳膜材料具有改善的机械性能。它还具有生物相容性，可以刺激成骨细胞的生长和发育，包括间充质基质细胞的成骨分化。“这些特性是确定本研究中获得的材料的临床应用潜力的关键，也是推进进一步研究的保证。同样，这种材料也可用于身体其他骨骼损伤的再生，”UGR 生物制造和 3D(生物)打印(BioFab i3D)独特实验室主任 Juan Antonio Marchal Corrales 解释道。

“通过我们的发明，除了引导骨再生之外，我们还提出了其他应用，例如牙髓盖盖。在牙髓再生的情况下，膜生物材料覆盖意外暴露的牙髓，以保持牙齿的活力。目前，盖髓材料主要由氢氧化钙、硅酸钙和复合树脂组成，由于其成分与牙体组织不相容，限制了其临床应用。另一方面，我们的材料含有磷酸钙，这与牙本质或牙釉质等牙科组织中的成分相同。这使其成为牙髓再生的一个有前景且兼容的选择。”Jaime Gómez Morales 说道。

“由于这些积极的结果，我们致力于优化其特性，使其能够为创伤学和再生牙科等医学领域做出重大贡献，”Juan Antonio Marchal 补充道。

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