复旦附儿骨科王达辉团队在国际期刊发表文章：阐述Janus仿生骨膜促进儿童骨再生

近日，复旦大学附属儿科医院骨科王达辉主任团队联合上海交通大学医学院附属瑞金医院-上海市伤骨科研究所崔文国教授团队在国际著名复合材料杂志《Composites Part B: Engineering》（2022年影响因子：11.322，中科院一区）发表了题为“The high-strength and toughness Janus bionic periosteum matching bone development and growth in children”的研究论文。该论文基于儿童骨膜的特性，创新性的利用细菌纳米纤维素（BNC）天然网络结构，制备了一体化的两面异性仿生骨膜。

小儿骨骼系统的构成、解剖和组织学不仅仅是成人形式的缩小版；相反，它的独特之处在于它一直处于快速成长和变化阶段。儿童骨骼外存在具有重要保护作用的骨膜，其更活跃、更厚、更结实的特点，大大降低了开放性骨折和骨折移位的机会。除了对未成熟骨骼的保护作用外，儿童骨膜还参与了大多数骨骼的膜内化骨过程，此点与成人骨膜完全不同。因此，儿童骨膜受损及其相关疾病常会导致严重后果。为了弥补临床上儿童骨膜相关疾病的移植材料缺失问题，研究团队针对儿童骨膜的生理结构和功能进行仿生，制作出一种新型的BCH Janus膜。　　

为了匹配儿童骨膜生物力学性能强的特点和其强大的促成骨功能，本研究，创造性的利用BNC天然的梯度纤维网络结构为基础，在其致密面与Col I分子链组装，在疏松面将nHA原位沉积，构建了高强高韧性具有两面异性，同时可以匹配骨生长和发育的Janus仿生儿童骨膜，实现匹配儿童骨膜的保护、促成骨和促血管再生能力。 

示意图：细菌纳米纤维素化学接枝胶原的化学式（A）、Janus仿生人工骨膜构建示意图（B）、Janus骨膜一面促进干细胞分化成骨，另一面促进血管化，从而促进骨修复的示意图（C）。

研究结果显示此仿生骨膜杨氏模量可达0.113GPa，拉伸能力可达29.63MPa，与哺乳动物韧带的力学性能相当，不仅方便后期植入（缝合或生物胶水），更能起到对骨损伤部位的保护作用。除了生物力学上要足够优异外，强大的成骨能力也是儿童骨膜重要的特点。通过体内外实验证明此仿生骨膜可以通过局部释放VEGF、CD31、α-SMA等成血管基因的表达促进血管新生；通过膜内成骨的方式释放BMP2、RUNX2等生长因子促进原位骨再生。总之，这种仿生骨膜为临床治疗儿童骨膜相关疾病的再生应用提供了一种新思路。　　

复旦大学附属儿科医院骨科博士研究生张志强和上海交通大学医学院附属瑞金医院-上海市伤骨科研究所博士后包露涵为该论文共同第一作者。复旦大学附属儿科医院儿外科董岿然教授、复旦大学附属儿科医院骨科王达辉主任和上海交通大学医学院附属瑞金医院-上海市伤骨科研究崔文国教授为共同通讯作者。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110642