Biocompatible chitin-based Janus hydrogel membranes for periodontal repair

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作者
Lin Huang,Tao Wu,Jing Sun,Xinghuan Lin,Yuhao Peng,Rongrong Zhang,Yang Gao,Shuo Xu,Yuxin Sun,Yi Zhou,Bo Duan
出处
期刊:Acta Biomaterialia [Elsevier]
标识
DOI:10.1016/j.actbio.2024.10.038
摘要

Periodontal defects caused by severe periodontitis are a widespread issue globally. Guided tissue regeneration (GTR) using barrier membranes for alveolar bone repair is a common clinical treatment. However, most commercially available collagen barrier membranes are expensive and lack the antibacterial properties essential for effective bone regeneration. Herein, we report a natural polysaccharide chitin hydrogel barrier membrane with a Janus structure (ChT-PDA-p-HAP), featuring high antibacterial and protein-repelling activity on the outer side and good osteogenesis ability on the inner side. This multifunctional membrane is fabricated though a three-step process: (i) dissolution and regeneration of chitin, (ii) co-deposition with polydopamine (PDA) and poly(sulfobetaine methacrylate) (pSBMA), and (iii) coating with gelatin-hydroxyapatite (gelatin-HAP). In vitro cell experiments demonstrated the membrane's high biocompatibility and significant osteogenic activity. In vivo implantation in rats with periodontal defects revealed that the cemento-enamel junction index of the ChT-PDA-p-HAP membrane (1.165 mm) was superior to that of the commercial Bio-Gide® membrane (1.350 mm). This work presents a method for fabricating a chitin-based Janus barrier membrane, potentially expanding the use of chitin in tissue engineering. STATEMENT OF SIGNIFICANCE: This study introduces a Janus hydrogel membrane based on chitin, tailored for guided tissue regeneration in periodontal defects. By combining antibacterial properties and osteogenic capabilities in a single membrane, the ChT-PDA-p-HAP membrane represents a significant advancement over traditional collagen barriers. Its outer surface, enhanced by Cu
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