基于无铝镁合金/脱细胞猪皮的口腔可吸收生物膜及制备方法与流程

本发明属于生物医用材料，具体涉及一种基于无铝镁合金/脱细胞猪皮的口腔可吸收生物膜及制备方法。

背景技术：

1、引导骨再生（gbr）技术是口腔种植、牙槽嵴增高、牙周骨缺损修复等手术成功的关键。其核心原理是利用生物膜作为物理屏障，隔离生长速度快的牙龈软组织（成纤维细胞），为生长缓慢的骨细胞创造不受干扰的再生空间。理想的gbr膜应具备良好的生物相容性、适当的降解周期（通常需与6～16周的组织再生速度相匹配）、足够的机械强度以维持空间，以及良好的操作贴合性。

2、目前临床使用的口腔生物膜主要分为几代：第一代不可降解膜（如e-ptfe）需二次手术取出，增加患者痛苦；第二代可吸收膜包括胶原蛋白膜和脱细胞基质膜。其中，脱细胞基质膜（ecm）源自猪、牛等动物组织（如小肠粘膜下层、心包、真皮等），保留了天然细胞外基质结构与生物活性因子。但现有脱细胞小肠黏膜下层（sis）膜的 ⅰ/ⅲ 型胶原蛋白比值约（0.8-1）:1，ⅰ、ⅲ 型胶原蛋白占比相近，ⅲ 型胶原蛋白占比偏高，ⅰ 型胶原蛋白含量远低于猪皮脱细胞基质（ⅰ 型胶原蛋白占总胶原蛋白约 85%）。ⅲ 型胶原蛋白纤维纤细，纤维排布相对疏松，而 ⅰ 型胶原蛋白纤维粗大、排列致密，由此造成 sis 膜抗拉强度等力学性能不足；而纯化胶原蛋白膜虽成分可控，却丧失了天然网状ecm结构，不利于细胞长入与活性保留，且降解时间往往偏短。

3、另一方面，可降解镁合金因良好的生物相容性（镁为人体必需元素）、与骨接近的弹性模量（可减轻应力遮挡）及体内可完全降解的特性，在骨科和口腔领域潜力巨大。然而，单纯镁合金膜存在体液环境中降解过快、产氢、表面细胞亲和性差及柔韧性不足等问题。

4、现有技术中已有将不同材料复合以取长补短的研究。例如：cn111840647a公开了一种可吸收屏障膜，包括第一胶原蛋白膜、镁合金层及第二胶原蛋白膜；cn112675364a公开了一种复合引导组织再生膜，从上至下依次设置上基质层、镁合金膜和下基质层，上、下基质层均由脱细胞小肠粘膜下层基质材料组成，然而其ⅲ型胶原占比偏高，ⅰ型胶原含量远低于猪皮脱细胞基质（ⅰ型胶原蛋白占总胶原蛋白约 85%）。ⅲ 型胶原蛋白纤维纤细，纤维排布相对疏松，而ⅰ型胶原蛋白纤维粗大、排列致密，由此造成 sis 膜抗拉强度等力学性能不足，从而导致力学强度与降解周期匹配性较差，难以满足口腔复杂力学环境下的长期空间维持需求；cn109234784a公开了一种医用镁合金复合材料的制备方法，包括打磨、抛光、微弧氧化及碱热处理步骤，所公开的镁合金体系含有质量百分比4%～12%的铝元素，而铝在人体内具有蓄积性和神经毒性，尤其不利于口腔及周围神经的长期安全性。

5、现有复合膜多采用物理层压或简单涂覆，生物材料层与金属层间结合力不足，且生物活性保留有限；纯化胶原蛋白虽可调控，但丧失了天然网状ecm结构，细胞长入与活性保留受限。

技术实现思路

1、诊断现有技术的不足，本领域亟需一种兼具高强度、良好生物界面、可控降解及神经安全性的新型复合gbr膜，特别是需要针对生物层物种与胶原蛋白类型、镁合金无铝成分、特定形态及层间梯度交联工艺进行协同优化，以解决现有技术无法克服的技术矛盾。

2、本发明第一方面，提供一种口腔可吸收生物膜，所述口腔可吸收生物膜包括一个由无铝可降解镁合金制成的中间支撑层，以及复合在该中间支撑层上下两个表面的生物活性层；所述生物活性层由猪皮来源脱细胞基质构成。

3、进一步地，所述口腔可吸收生物膜具有三明治复合结构。

4、进一步地，所述猪皮脱细胞基质以ⅰ型胶原蛋白为主并保留天然的网状细胞外基质结构，ⅰ型胶原蛋白占胶原蛋白总量的质量比例不低于85%，ⅲ型胶原蛋白含量不高于10%。

5、可选地，所述猪皮脱细胞基质源自3～6月龄的健康猪背部组织。

6、进一步地，所述猪皮脱细胞基质保留孔径为20～200 μm的天然网状孔隙结构。

7、进一步地，所述无铝可降解镁合金为mg-zn-ca系或mg-zn-mn-ca系，铝元素的质量分数不高于0.01%。

8、进一步地，所述无铝可降解镁合金中锌的质量分数为1.0%～4.0%，钙的质量分数为0.3%～1.5%，余量为镁。

9、进一步地，所述中间支撑层具有多孔、网状或带状结构：多孔结构的孔隙率为30%～70%、孔径100～500 μm；网状结构的丝径为50～300 μm、网孔边长为200～1000 μm；带状结构的带宽为2～10 mm、带厚为0.05～0.30 mm。

10、进一步地，所述生物活性层通过化学交联固定于中间支撑层，所述交联采用1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺（edc）/n-羟基琥珀酰亚胺（nhs）体系或京尼平，且为梯度交联工艺，自生物活性层外侧向镁合金界面方向交联密度递增。

11、进一步地，所述梯度交联通过控制交联剂浓度梯度或反应时间梯度实现，界面处交联密度高于生物活性层外侧，层间结合力不低于12 n/cm2。

12、进一步地，所述上下生物活性层为非对称结构：朝向口腔软组织侧为致密光滑面以阻挡成纤维细胞侵入；朝向骨缺损侧为疏松多孔面或负载有成骨诱导因子。

13、进一步地，所述无铝可降解镁合金表面依次经喷砂清洁、碱热处理、微弧氧化预处理，并构建能与胶原蛋白发生化学键合的中间桥接层。

14、本发明第二方面，提供一种所述的口腔可吸收生物膜的制备方法，所述方法包括如下步骤：制备无铝可降解镁合金中间支撑层，使其具有多孔、网状或带状结构；制备猪皮来源脱细胞基质膜片；将脱细胞基质膜片与中间支撑层复合，并通过梯度化学交联工艺将生物活性层固定于中间支撑层两侧。

15、进一步地，猪皮脱细胞基质的制备步骤包括猪皮脱脂、triton x-100脱细胞、冻融、核酸酶处理及病毒灭活步骤，处理过程中保留天然的网状细胞外基质结构。

16、进一步地，制备无铝可降解镁合金中间支撑层的步骤还包括将无铝可降解镁合金进行表面清洁与粗化处理的步骤。

17、进一步地，所述梯度化学交联采用edc/nhs体系，配制自镁合金界面向生物活性层外侧浓度递减的交联液，使界面侧交联密度高于外侧，反应温度0～25℃、时间6～24 h。

18、进一步地，所述方法还包括将制备的口腔可吸收生物膜干燥定性纯化的步骤。

19、本发明第三方面，提供所述的口腔可吸收生物膜在口腔种植、牙槽嵴增高、牙周骨缺损修复方面的应用。

20、本发明的有益效果包括但不限于：

21、本发明首次将无铝可降解镁合金与猪皮脱细胞基质通过三明治结构复合，解决了口腔可吸收生物膜“力学支撑不足”与“生物活性欠缺”的矛盾。 本发明通过三明治复合结构将二者协同整合，拉伸强度达23.5 mpa，细胞增殖率达1.85，alp活性达1.00，综合gbr适用性全面优于任一单一组分。该协同效应并非各组分的简单叠加，而是通过“镁合金支撑层提供力学支撑与空间维持—猪皮脱细胞基质提供成骨活性微环境—三明治结构实现降解匹配”的协同机制实现的意料不到的技术效果。

22、猪皮脱细胞基质以ⅰ型胶原蛋白为主并保留天然网状ecm结构，兼具高力学强度与优异细胞活性。 本发明猪皮脱细胞基质ⅰ型胶原蛋白含量≥85%，ⅲ型胶原蛋白≤10%，与sis相比ⅰ型胶原蛋白含量更高、ⅲ型比例更低，保留孔径20～200 μm的天然网状孔隙结构。在同等脱细胞工艺下，其拉伸强度达23.5 mpa，显著高于ⅰ型胶原蛋白含量较低、ⅲ型比例偏高的sis脱细胞基质和纯化ⅰ型胶原蛋白膜，且因保留天然ecm结构，细胞增殖率远优于纯化胶原蛋白膜。表明天然ecm的完整保留赋予了材料优于人工重构胶原蛋白基质的生物学性能。

23、本发明采用梯度化学交联工艺，实现“界面高结合力”与“外侧高活性”的兼顾。 本发明采用edc/nhs体系，自生物活性层外侧向镁合金界面方向交联密度递增。界面侧高交联密度确保镁合金与脱细胞基质间的牢固结合，外侧低交联密度保护胶原蛋白天然三股螺旋结构。相比均一交联和物理层压，梯度交联在保证结合强度的同时最大限度地保留了生物活性。

24、本发明选用无铝镁合金（al≤0.01%），从源头消除神经毒性风险。 本发明通过严格的“无铝”成分限定，从根本上规避了含铝可降解金属的潜在神经毒性问题，确保了口腔植入物的长期安全性。

25、本发明产品在动物骨缺损模型中展现出优异的骨再生效果。 比格犬下颌骨缺损修复实验显示，本发明复合膜的新骨体积分数（bv/tv）达42.3%，骨密度（bmd）达385 mg/cm3，显著优于sis脱细胞基质对照组（bv/tv 28.5%，bmd 310 mg/cm3）和纯化胶原蛋白对照组（bv/tv 21.6%，bmd 275 mg/cm3）。该结果验证了本发明“无铝镁合金的三明治力学支撑+猪皮脱细胞基质的成骨活性微环境+梯度交联的稳定界面”三位一体设计方案在口腔骨缺损修复中的有效性和优越性。