骨膜是一种高度血管化的结缔组织，几乎覆盖整个骨面。它充当骨组织的“脐带”，由外层纤维层和内层形成层组成。致密的外层富含毛细血管与有序排列的胶原纤维，为下方骨组织提供结构支撑，并供应超过70%的血供。内层含有多种细胞类型与生物活性因子，是骨修复的关键动力来源。

越来越多的证据表明，骨膜是营养物质、生物分子和细胞到达损伤部位并启动愈合的重要通道，且大部分祖细胞来源于骨膜，尤其是在软骨内成骨过程中。此外，H型（CD31ⁿʰⁱ EMCNⁿʰⁱ）血管等功能性血管是骨膜中另一个关键组分，在骨再生过程中偶联血管生成与成骨作用；骨膜受损会不可避免地导致血管化程度下降近10倍，并造成骨愈合延迟。因此，鉴于骨膜在骨修复中的决定性作用，重建天然骨膜的多重生物学功能至关重要，尤其对于大段骨缺损，其中心区域血供与细胞来源均严重不足。

天然骨膜的另一重要功能是作为屏障，阻止表皮细胞与结缔组织细胞侵入干扰成骨细胞，并选择性促进成骨与血管生成。为此，研究者已开发多种天然或合成材料作为骨膜替代物，但这类人工骨膜通常采用致密结构以阻止异常组织长入，这必然会限制营养渗透与细胞迁移，导致血管化与骨形成不足。

然而，由于pH 与氧化环境动态变化，快速或持续的药物释放往往难以与骨修复的动态过程精准匹配。同时，仅加载针对特定阶段的生物分子，也无法满足骨再生复杂系列事件的需求。因此，构建一种既能作为物理保护屏障，又具备生物自适应模式以满足骨再生动态与综合需求的活骨膜，仍是一项重大挑战。

仿生活性骨膜介导向心性骨再生的概述（摘自Advanced Science）

本研究拟模拟天然骨膜的生物学特征，构建一种可提供多种天然生物分子并发挥生物屏障作用的仿生活性骨膜，为高效骨愈合重建支持性微环境。这些功能主要通过类细胞片微型组织实现，该组织采用本课题组前期建立的液相底物培养法（LSC）制备。

这一创新方法可使贴壁依赖性细胞自发组装并形成紧密的细胞间连接，从而构建稳定的天然屏障。为进一步模拟天然骨膜的生发层，该微型组织被设计为双层结构，由内皮细胞（EC）片与骨髓基质细胞（BMSC）片组成。为给该屏障型微型组织提供结构支撑，本研究使用具有精细拓扑结构的水凝胶体系。

所制备的仿生活性骨膜可作为屏障组织，通过紧密的细胞连接有效阻止成纤维细胞浸润。LSC法培养的内皮细胞糖酵解活性更高，这种增强的能量代谢使内皮细胞向特化的H型表型转化，可大量分泌成骨与血管生成相关生物分子。由此，体内可成功诱导功能性H型血管生成，进而招募OSX⁺骨祖细胞到达缺损部位。

随后，募集的细胞在水凝胶径向图案引导下向缺损中心区域迁移。这些理化信号分别以远程信号与接触引导的方式共同作用，促进功能性新生血管生成与向心性骨形成，可用于具有挑战性的垂直骨增量修复。综上，本研究提出了一种可有效激活整体内源性愈合过程的实用策略。该仿生活性骨膜通过信号接力成骨模式，在复杂难治性骨缺损治疗中展现出重大应用潜力。