A regeneração óssea guiada (ROG) é uma técnica muito utilizada na odontologia para reconstrução de defeitos alveolares para posterior instalação de implantes dentários. Para que a técnica seja efetiva, uma membrana que permita o isolamento de diferentes tipos teciduais é necessária. A quitosana nanoestruturada modificada por hidróxidos duplos lamelares (HDL) é um biopolímero sintético que busca unir as características promissoras da quitosana como material bioadesivo e com propriedades antimicrobianas com a hidrocalcita buscando aprimorar suas características estruturais. O objetivo deste estudo in vivo foi avaliar a biocompatibilidade e o potencial de regeneração óssea guiada de uma nova membrana produzida à base de quitosana nanoestrutada modificada por HDL. Ratos Wistar machos adultos (n=64) foram divididos randomicamente em 2 grupos de acordo com o tratamento: Colágeno (COL) e Quitosana (QTS). Os animais foram submetidos à cirurgia para instalação de uma membrana no subcutâneo da região dorsal e à realização de 2 defeitos críticos na calota craniana, respeitando cada lado do animal. O defeito do lado direito foi coberto por uma das membranas testadas (COL ou QTS) enquanto o outro permanecia descoberto (Controle). Oito animais de cada grupo foram sacrificados em 4 tempos de acompanhamento: 3, 7, 14 e 30 dias. Amostras de calota e subcutâneo foram coletadas e preservadas em paraformaldeído 4%. As amostras de calota foram escaneadas em microtomógrafico para análise da quantidade de osso neoformado. Em seguida, os espécimes de calota e subcutâneo foram processados laboratorialmente para exames histológicos em parafina: para avaliação histomorfológica das características do processo cicatricial e de degradação das membranas e histomorfométrica para quantificação do processo inflamatório e do nível de reação tecidual por meio do escore global de reação tecidual (EGRT). Análises descritivas e inferenciais foram realizadas para comparação entre os grupos com nível de significância de 5%. Os resultados não demonstraram diferenças entre os grupos COL e QTS quanto à intensidade do processo inflamatório e EGRT. Já em relação aos defeitos na calota, o grupo QTS apresentou maior neoformação óssea em relação ao grupo controle aos 30 dias (p=0,04). Com base nos resultados conclui-se que as membranas de quitosana nano particuladas modificadas por HDL apresentaram biocompatibilidade compatível com a membrana de colágeno e efetividade para uso como barreira em ROG.