引导骨再生（GBR）膜是治疗牙周骨缺损的关键材料，需同步承担两大核心功能：一方面作为物理屏障，阻止周围软组织侵入骨缺损区域；另一方面发挥支架作用，为新生骨组织生长营造适宜微环境。然而，临床使用的胶原膜普遍存在降解速度过快、力学性能不足的问题，易导致膜体移位或塌陷至缺损处，造成骨移植物流失，最终削弱骨增量效果。因此，亟需研发具有优异力学性能的天然高分子基生物材料，从而解决现阶段GBR膜在实际应用中面临的挑战。

天然蛋白质广泛存在于生物体中，是维系生物结构完整性的核心物质。受自然界启发，研究人员聚焦于调控蛋白质的二级结构，通过提高β折叠结构的占比，进一步增强天然蛋白质基材料的强度与刚度。但遗憾的是，多数富含β折叠结构的材料，往往因β折叠发生过度聚集，表现出明显的脆性力学特征——这种特性会使材料陷入固有的强度-韧性失衡困境，最终极大限制其在GBR膜领域的应用。因此，揭示天然蛋白质的结构调控规律，探索其材料增强增韧的新策略，进而构建兼具“高强度”和“高韧性”的天然蛋白质基生物材料，对于指导新一代GBR膜研发、解决现有技术痛点具有关键意义。

近日，天津大学刘文广教授团队在“天然蛋白质水凝胶增强增韧”领域取得了进展（图1）。研究团队提出了茶多酚（TP）调控蛋白质二级结构的增强增韧新策略：以TP为“力学调节剂”，借助其与蛋白质间的相互作用（以氢键和疏水作用为主），同步诱导两种构象特征不同的蛋白质分子链形成β折叠，进而调控凝胶网络的聚集结构，赋予材料优异的力学性能。具体而言，在以紧凑球形结构为主的甲基丙烯酰化牛血清白蛋白（BSAMA）中诱导形成的β折叠会进一步紧密堆积，形成更致密的聚集体，提高材料的强度与刚性；在以松散无规卷曲结构为主的甲基丙烯酰化丝素（SFMA）中诱导形成的β折叠聚集程度相对松散，为材料赋予优异的韧性。通过这一差异化聚集结构调控机制，研究团队成功构建出“刚柔并济”的强韧天然蛋白质基水凝胶，其拉伸强度可达2.64±0.20 MPa、杨氏模量可达60.37±2.71 MPa、韧性可达1.83±0.13 MJ/m³，优于大多数已报道天然蛋白质基水凝胶。基于上述策略，研究团队充分利用TP的生物活性功能，进一步构建出非对称多孔天然蛋白质水凝胶膜。该膜集优异力学性能、抗氧化活性、抗菌能力与成骨效应于一体，既作为物理屏障阻挡软组织侵入，又能为骨组织长入创造良好环境。体内实验结果显示，其在促进牙周骨再生方面效能显著，充分证明了该材料作为GBR膜的应用潜能。

图1 茶多酚调控蛋白质二级结构策略构建强韧天然蛋白质水凝胶引导骨再生膜示意图

相关研究成果以“Tea Polyphenol-Regulated Secondary Structure for Developing Strong and Tough Natural Protein Hydrogel as Guide Bone Regeneration Membranes”为题，发表于国际期刊《Cell Biomaterials》。论文第一作者为博士生张倩，通讯作者为天津大学刘文广教授，徐子扬助理研究员和山东大学口腔医学院高飞副研究员。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目的资助。

文章链接：https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(25)00214-4