Periosteum plays the pivotal role in neomineralization, vascularization and protection during bone tissue regeneration. However, many artificial periosteum focused only on protection and lacked of the osteogenesis and angiogenesis functional capacity. In this study, we developed a novelty inorganic strengthened gelatin hydrogel membrane via inorganic and organic co-cross-linked double network as artificial periosteum for enhancing the durable angiogenesis and osteogenesis in bone reconstruction. Mesoporous bioactive glass nanoparticles (MBGNs) chemically modified with photo-cross-linkable gelatin derivative (GelMA) were further incorporated into GelMA to fabricate an organic/inorganic co-cross-linked hydrogel membrane (GelMA-G-MBGNs). The GelMA-G-MBGNs hydrogel membrane displayed better mechanical property, durable degradation time, pH stable, biomineralization and long-term ion release. In vitro study demonstrated that, when compared with GelMA or GelMA/MBGNs, the GelMA-G-MBGN membrane significantly promoted osteogenic differentiation while maintaining stable local pH, which is conducive to cell adhesion and proliferation. Finally, the GelMA-G-MBGN membrane shows a superior artificial periosteum with superior capacity in angiogenesis and osteogenesis for accelerating new and mature lamellar bone formation in rat calvarial critical size defect. This co-cross-linked hydrogel membrane implied a promising strategy for the development of advanced periosteum biomaterials with excellent handle and bone repairing properties.

中文翻译：

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无机强化水凝胶膜作为再生骨膜

骨膜在骨组织再生过程中在新矿化，血管形成和保护中起关键作用。然而，许多人造骨膜仅集中于保护，并且缺乏成骨和血管生成功能能力。在这项研究中，我们开发了一种新颖的无机增强明胶水凝胶膜，该膜通过无机和有机共交联双网络作为人工骨膜，用于增强骨骼重建中的持久性血管生成和成骨作用。用光可交联明胶衍生物（GelMA）化学修饰的中孔生物活性玻璃纳米颗粒（MBGNs）进一步掺入GelMA中，以制造有机/无机共交联水凝胶膜（GelMA-G-MBGNs）。GelMA-G-MBGNs水凝胶膜具有更好的机械性能，持久的降解时间，pH值稳定，生物矿化和长期离子释放。体外研究表明，与GelMA或GelMA / MBGNs相比，GelMA-G-MBGN膜可显着促进成骨细胞分化，同时保持稳定的局部pH，有利于细胞粘附和增殖。最后，GelMA-G-MBGN膜显示出优异的人工骨膜，在血管生成和成骨方面具有出色的能力，可加速大鼠颅骨临界大小缺损中新的和成熟的层状骨形成。这种共交联的水凝胶膜暗示了开发具有优良手感和骨骼修复特性的先进骨膜生物材料的有前途的策略。GelMA-G-MBGN膜可显着促进成骨细胞分化，同时保持稳定的局部pH值，有利于细胞黏附和增殖。最后，GelMA-G-MBGN膜显示出优异的人工骨膜，在血管生成和成骨方面具有出色的能力，可加速大鼠颅骨临界大小缺损中新的和成熟的层状骨形成。这种共交联的水凝胶膜暗示了开发具有优良手感和骨骼修复特性的先进骨膜生物材料的有前途的策略。GelMA-G-MBGN膜可显着促进成骨细胞分化，同时保持稳定的局部pH值，有利于细胞黏附和增殖。最后，GelMA-G-MBGN膜显示出优异的人工骨膜，在血管生成和成骨方面具有出色的能力，可加速大鼠颅骨临界大小缺损中新的和成熟的层状骨形成。这种共交联的水凝胶膜暗示了开发具有优良手感和骨骼修复特性的先进骨膜生物材料的有前途的策略。GelMA-G-MBGN膜显示出优异的人造骨膜，在血管生成和成骨方面具有出色的能力，可加速大鼠颅骨临界大小缺损中新的和成熟的层状骨形成。这种共交联的水凝胶膜暗示了开发具有优良手感和骨骼修复特性的先进骨膜生物材料的有前途的策略。GelMA-G-MBGN膜显示出优异的人造骨膜，在血管生成和成骨方面具有出色的能力，可加速大鼠颅骨临界大小缺损中新的和成熟的层状骨形成。这种共交联的水凝胶膜暗示了开发具有优良手感和骨骼修复特性的先进骨膜生物材料的有前途的策略。