引导骨再生（GBR）是口腔种植等临床手术中修复骨缺损的关键技术，其核心在于使用屏障膜隔离软组织，为骨再生创造空间。理想GBR膜需同时满足机械强度、空间维持、细胞阻隔、生物相容、可控降解及抗菌抗感染等多重要求，这对膜材料设计构成了巨大挑战。近日，南京大学医学院附属口腔医院董衡/韩磊、南京工业大学储震宇教授团队等在Advanced Membranes上发表了题为“Engineering biomedical membranes for guided bone regeneration”的综述。综述系统阐述了理想GBR膜的临床设计要求，全面评述了现有商业膜材料的优势与局限，并重点总结了通过掺入无机材料/生物活性因子、结构改性、负载抗生素/非抗生素抗菌剂等手段以增强膜成骨或抗菌性能的最新策略。最后，综述讨论了通过均质多功能设计（如多功能离子掺杂、仿生结构、外场响应）与多层梯度功能设计来实现“成骨-抗菌”双重性能的未来方向，为开发下一代高性能临床GBR膜提供了新的方向。
引导骨再生膜在创伤、肿瘤切除或牙周炎导致的骨缺损修复中至关重要。理想的GBR膜需要“多功能集成”：它必须兼具足够的机械强度以抵抗生理性力量、良好的柔顺性以适应不规则骨面、内部致密性以阻止软组织细胞侵入、适宜的通透性以允许营养物质输送、高的生物相容性以允许细胞贴附，同时还须具备抗菌功能以防止感染（图1）。
目前，临床应用的GBR膜主要分为不可吸收膜和可吸收膜两大类。不可吸收膜以聚四氟乙烯及其增强型为代表，具有机械强度高、空间维持能力好的优点，但其最大缺点是需要二次手术取出，且存在膜暴露引发感染的风险。可吸收膜则包括天然衍生材料（如胶原、壳聚糖）和合成高分子材料（如聚乳酸、聚己内酯）。天然材料生物相容性和活性好，但机械强度与降解速率往往难以控制；合成材料性能可调、易生产，但生物活性和降解产物的生物相容性存在风险。现有商业产品均在上述性能矩阵中存在不同程度的欠缺。
3.功能改性策略：提升成骨与抗菌性能
为克服现有商业GBR膜在功能上的局限，当前研究主要集中于对膜材料进行主动的功能化改性，旨在赋予其超越基础屏障性能的生物活性，核心目标聚焦于增强成骨能力与提升抗菌性能两个方面（图2）。
在增强成骨性能方面，目前的研究通过多种策略赋能膜材料以主动促进骨修复再生。一种主流方法是将羟基磷灰石、生物活性玻璃等无机材料与聚合物基体进行膜复合，这不仅能改善膜的力学强度和亲水性，其释放的钙、磷等离子还能直接刺激成骨细胞活性与矿化过程。另一种策略是负载骨形态发生蛋白、血管内皮生长因子等生物活性因子，使其在缺损部位可控释放，从而主动募集干细胞、定向诱导成骨分化和促进新生血管生成。此外，通过对膜本身进行物理结构设计，如利用静电纺丝技术构建仿生纳米纤维结构，或通过等离子体处理调控表面粗糙度与化学性质，也能有效优化细胞黏附与生长的微环境，从而促进成骨效率。
在提升抗菌性能方面，传统方法包括负载抗生素可实现针对性的抗菌效果，但需精心设计载药与释药系统以规避耐药性风险。因此，非抗生素抗菌策略受到广泛关注，例如掺入银、锌、铜等金属离子或其纳米颗粒，它们能通过接触杀灭或离子释放产生广谱抗菌作用。天然抗菌剂如姜黄素、抗菌肽以及麦卢卡蜂蜜等也因其生物相容性好且不易诱发耐药性等优势而被应用于膜的掺杂。此外，石墨烯、MXene等二维纳米材料可通过物理破坏细菌膜或诱导氧化应激等方式发挥独特的抗菌性能，为GBR膜的抗菌改性提供了新思路。
4.先进设计：协同实现成骨与抗菌双重功能
为了超越单一性能的优化，未来高性能GBR膜的设计核心在于协同整合成骨与抗菌双重功能，以精准模拟并引导理想的骨再生微环境。这一目标主要通过两类前沿设计理念实现。首先是均质多功能集成设计，其宗旨是使单一材料体系同时承载多种生物活性。例如，通过掺杂锌离子（Zn2+）、锰离子（Mn2+）等功能性离子，使其在降解过程中持续释放，既能有效抑制细菌生长，又可促进成骨相关细胞的活性与分化。此外，受珍珠层等天然生物材料的启发，研究人员致力于设计具有仿生多级结构的复合膜，这类结构能在分子和微纳尺度上巧妙整合不同组分，从而同步实现高强度、高韧性、长效抗菌与主动成骨等多重特性。更具创新性的策略是引入外场响应机制，如采用压电生物材料制备GBR膜，使其在术后无创的超声刺激下产生微电流与电信号，该信号既能干扰细菌代谢与生物膜形成，又可刺激成骨细胞的增殖与分化，实现时空调控的双重功能激活。
另一类策略是多层梯度功能设计。该设计摒弃了材料均质的传统思路，转而构建在学成分、物理结构（如孔隙率、孔径）和生物功能呈现连续或阶梯式变化的GBR膜。这种设计的梯度使膜的两侧能够针对不同组织环境进行功能优化：面向软组织的一侧可设计为更为致密、负载强效抗菌成分的屏障层，有效隔离上皮细胞并防止感染；而面向骨缺损的一侧则可设计为具有适宜三维多孔结构、负载生长因子或成骨活性离子的骨诱导层，以高效招募骨祖细胞并促进新骨长入。通过这种一体化的梯度功能构建，单一GBR膜即可在不同空间位点按需发挥“抗菌隔离”与“成骨再生”的协同作用，从而系统性地满足引导骨再生所需的所有复杂临床需求。
5.总结与展望
尽管GBR膜领域已取得显著进展，但现有产品仍难以完全满足理想的综合性能要求。未来的发展有赖于材料科学、制造工艺和生物学理解的深度融合。通过仿生设计、智能响应系统（如感染响应性药物释放）以及梯度功能集成等策略，开发兼具优异机械性能、可控降解、主动抗菌和高效成骨能力的下一代GBR膜，从而实现可预测的成功骨再生，这也将推动口腔再生医学迈向新的高度。
本文以“Engineering biomedical membranes for guided bone regeneration”为题发表在Advanced Membranes期刊，第一作者为南京大学博士生李筱叶博士和苏州牙博士吕昊昕院长，通讯作者为南京大学医学院附属口腔医院韩磊副教授、董衡和南京工业大学化工学院储震宇教授。该工作得到国家自然科学基金（82301104），江苏省自然科学基金项目(BK20230160)，江苏省创新能力建设计划——江苏省技术创新中心课题（BM2021804），和江苏省科学技术协会青年托举人才项目（JSTJ-2025-740）支持。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.advmem.2026.100215
引用格式：
X. Li, H. Lv, Y. Mou, W. Xiu, L. Han, Z. Chu, H. Dong, Engineering biomedical membranes for guided bone regeneration, Adv. Membr. 7 (2026) 100215.
本综述亮点：
本文系统阐述了引导骨再生膜的临床设计准则与挑战，全面梳理了商业膜材料的性能与局限，并深度综述了为提升成骨与抗菌性能而发展的前沿功能化GBR膜。文章进一步前瞻性地指出了通过均质多功能集成与多层梯度设计来实现膜性能突破的未来方向，为面向临床应用的下一代智能GBR膜的研发提供了重要的视角。
This article systematically expounds the clinical design principles and challenges of guided bone regeneration membranes, comprehensively reviews the performance profiles and limitations of commercial membrane materials, and deeply summarizes the advanced functionalization strategies developed to enhance osteogenic and antibacterial properties. The article further prospectively points out the future direction of achieving performance breakthroughs through homogeneous multi-functional integration and multi-layer gradient design, providing important insights and design blueprints for the development of the next generation of intelligent GBR membranes for clinical applications.
李筱叶 博士研究生
李筱叶，南京大学医学院在读博士研究生。目前主要从事生物材料的研究与开发工作，在该领域发表了10余篇SCI论文。
吕昊昕 副主任医师
吕昊昕，苏州牙博士牙科诊所有限公司的副主任医师兼负责人。他已获得十余项国家发明专利，并发表了多篇SCI论文。他的临床专长包括无牙颌种植体修复、复杂骨增量技术以及上颌窦底提升术，对于处理复杂的种植病例具有丰富的经验。
韩磊 副主任医师
韩磊，南京市口腔医院口腔正畸科副主任医师。他曾在上海交通大学医学院附属第九人民医院接受正畸专科培训，并获得了英国爱丁堡皇家外科学院正畸专科会员（MOrth）资格。韩医生致力于正畸治疗的临床卓越和创新，尤其热衷于推动现代正畸技术和口腔跨学科医疗保健的发展。
储震宇 教授
储震宇，南京工业大学材料化学工程全国重点实验室，教授，博士生导师。主要研究方向为生物分离传感膜。获得国家“青年长江学者”、江苏省杰出青年基金项目、江苏省科技副总项目、江苏省333高层次人才，主持国家自然科学基金青年、面上项目，国家重点研发计划课题、子课题等项目。获得2023年度国际先进材料学会“科学家奖章”。
董衡 主治医师
董衡，南京市口腔医院口腔种植科主治医师，南京工业大学博士后。主要研究方向是纳米材料设计和免疫学相关研究。曾荣获江苏省青年科技人才托举工程、南京市“中青年拔尖人才”（南京市D类人才）、南京市卫生科技发展杰出青年人才科技项目、江苏省研究型医院学会医学科技奖（青年奖），主持十余项国家级、省市级课题。担任Nano-Micro Letters，The Innovation，Exploration，Nano TransMed，View，iMeta，Cell Proliferation，Interdisciplinary MEDICINE，Regenerative Biomaterials等期刊的青年编委。
