ВИКОРИСТАННЯ МЕТОДІВ ТКАНИННОЇ ІНЖЕНЕРІЇ
компонентами каркасу для посилення біомінералізації, тоді як полімерні біоматеріали широко використовуються для регенерації PDL [7,8].
Каркас повинен забезпечувати структурне керівництво для формування тканини пародонта з належною будовою. Наприклад, якщо ECM PDL складається з нановолокнистої сітки, то застосовуваний каркас мусить імітувати її природню архітектуру [9]. Простим і ефективним методом отримання нановолокнистої матриці, яка має високу площу поверхні і пористість, що полегшує прикріплення, міграцію і проліферацію клітин є електроспінінг, тому його використовують для виготовлення каркасів PDL. Крім того, PDL має добре організовані колагенові волокна, які класифікуються на п'ять груп, кожна з яких має різне розташування та напрямок. Каркас для регенерації PDL повинен забезпечити біофізичну організацію для регенерації відповідно орієнтованих волокон періодонта. Відновивши належну структуру, регенерований пародонт може виконувати функції опори зуба і нести повноцінне оклюзійне навантаження.
Враховуючи, що PDL прикріплена до цементу кореня та альвеолярної кістки, регенерація тільки зв’язки не є достатньою для повноцінного виконання її функції, репарація цементу та альвеолярної кістки також повинні бути враховані при проектуванні каркасів для відновлення пародонту. Тому для регенерації пародонту часто використовують багатошаровий каркас цемент-періодонт-альвеолярна кістка.
Окрім композиційних, структурних та функціональних вимог до дизайну пародонтальних конструкцій, форма конструкцій є ще одним фактором, який слід враховувати. Гідрогелі можна вводити в ділянки дефектів і зшивати на місці, що робить їх незамінними для нерівномірних дефектів пародонту. Недоліком гідрогелевого каркасу є відносно низька механічна міцність. Включення компонентів з високою механічною міцністю, таких як фосфат кальцію, покращило механічні властивості гідрогелю [10]. Однак це також вплинуло на ін'єкційну здатність гідрогелю. На відміну від гідрогелю, попередньо сформовані каркаси мають заздалегідь визначений розмір і морфологію перед імплантацією.
Попередньо сформовані каркаси виготовляють різними методами, такими як ліофілізація, пряме лиття та 3D-друк. Серед них 3D-друк може точно представити більше біофізичних сигналів всередині каркасів, щоб керувати регенерацією тканин, і є найперспективнішою технікою. Наприклад, 3D-друк був використаний для виготовлення каркасів з мікропазами і мікроканалами для орієнтації волокон [11]. Крім того, 3D-друкований каркас можна налаштувати відповідно до форми конкретного пацієнта за допомогою зображень конусно-променевої комп'ютерної томографії (КПКТ). Хоча метод 3D-друку має багато переваг, він не може виготовляти каркаси, які імітують архітектуру ECM на нанорівні. Для вирішення цієї проблеми необхідно значно покращити роздільну здатність 3D-друку.
Загальний підхід до тканинної інженерії полягає в поєднанні каркасу, клітин і біологічно активних молекул (лікарських препаратів і факторів росту) для індукції регенерації тканин. Серед них біологічно активні молекули
контролюють перебіг запального процесу, стимулюють вроджену регенеративну здатність і подають сигнали для формування тканин.
Нами було проаналізовані останні фахові дослідження, присвячені даній проблемі, та виділені найперспективніші та найчастіше тестовані засоби, що використовуються при створенні каркасів для регенерації пародонту. Результати узагальнені в таблиці, наведеній нижче.
Таблиця 1. Огляд препаратів та факторів росту, що використовуються для регенерації пародонту.
Біологічно активні молекули
Характеристика Функції Застосування для регенерації
пародонту
Поси- лання Лікарські
засоби Статини:
Симвастатин (SMV);
Аторвастатин (ATV)
Інгібітори 3- гідрокси-2-метил-глутарил коензиму А (HMG-CoA) редуктази, зазвичай
застосовуються при
артеріосклерозі та гіперліпідемії
Інгібування активності остеокластів.
Підвищення рівня BMP-2.
Інгібування рівня HMG-CoA
Гелі з SMV,
індукували значне зниження глибини кишені,
відновлення PDL та ріст кісткової тканини
ATV показав кращі регенеративні результати, ніж SMV
[12]
Метформін Антигіперглік-емічний бігуанід для лікування діабету ІІ типу;
Сприяє остеогенній диференціації та утворенню кісткової тканини
Зменшує глибину пародонтальної кишені та збільшує рівень клінічно
прикріплених ясен [13]
Фактори росту
Тромбоцитар ний фактор росту (PDGF)
Чотири ізомерні форми, що складаються з димерів
ланцюгів A, B і C: PDGF-AA, PDGF-AB, PDGF-BB, PDGF-CC
Хемотаксис.
Посилення проліферації та диференціації клітин.
Посилюють ангіогенез
Сприяють регенерації
кісткової тканини пародонта у різних клінічних
дослідженнях, з найкращою концентрацією
0,3 мг/мл [14]
Два рецептори: α та β рецептори Фактори
росту
фібробластів (FGF)
22 підродини білків
Активують діяльність тирозинкінази
Сприяють загоєнню ран.
Підвищують мітогенність клітин.
Посилюють ангіогенез.
Сприяють диференціації клітин.
Значно сприяють регенерації
кісткової тканини при
пародонтальних дефектах у пацієнтів.
[15]
Стромально-клітинний фактор-1 (SDF-1)
Також відомий як ліганд C-X-C (CXCL12)
Рецептори:
C-X-C мотив рецептор 4 (CXCR4)
Залучають стовбурові клітини у ділянку дефекту для сприяння регенерації тканин.
Сприяють утворенню колагену
Сприяють регенерації кісткової та фіброзної тканин
[16]
Сімейство кісткових морфогенних білків (BMP)
Належить до суперсімейства TGF-β
Містить понад 20 білків. Білки є гомодимерними або
гетеро-димерними один до одного
Найбільш широко відомі BMP-2 та BMP-7
Стимулюють утворення кісткової та хрящової тканини Залучають клітини-попередники кісткової тканини.
Сприяють диференціації остеобластів та інших клітин.
Загоєння ран.
Ангіогенез
BMP-2: Клінічні дослідження підтверджують його
регенеративну дію на кісткову
тканину, але він може викликати резорбцію коренів та анкілоз.
BMP-6: індукує регенерацію кістки, PDL та цементу при дефектах
пародонту у щурів та собак.
BMP-7:
плейотропні
функції для остеогенезу та цементогенезу при дефектах фуркації III класу у собак
[17, 18]
Список літератури:
1. Сулим Ю.В. Застосування стоматологічних плівок у клініці терапевтичної стоматології // Actual aspects of development in the context of globalization.
Abstracts of IX International Scientific and Practical Conference. Florence, Italy 2020.
– Pp. 184–186.
2. Sulym Y., Petryshyn O. Use of the local drug delivery systems with antibiotics in the therapy of periodontitis. Review // Trends and directions of development of scientific approaches and prospects of integration of Internet technologies into society.
Abstracts of VI International Scientific and Practical Conference. Stockholm, Sweden 2021.
3. Сулим Ю.В. Застосування медикаментозних засобів тривалої дії для лікування пародонтита / Ю.В. Сулим, О.А. Петришин // Сучасна стоматологія. – 2021. – №1. – С. 48 – 54
4. Сулим Ю.В., Петришин О.А. Перспективи застосування лікувальних засобів тривалої дії у терапії пародонтитів // Theoretical foundations for the implementation and adaptation of scientific achievements in practice. Abstracts of XXII International Scientific and Practical Conference. Helsinki, Finland 2020.
5. Сулим Ю.В., Петришин О.А. Перспективи та досягнення регенерації пародонта // Modern and global methods of the development of scientific thought.
Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference. Florence, Italy.
2022. Pp. 318-321.
6. Сулим Ю.В., Петришин О.А. Пoрівняльна оцінка біоматеріалів для регенерації пародонту. Proceedings of the V International Scientific and Practical Conference. Stockholm, Sweden. 2023. Pp. 335-340.
7.C.H. Lee, et al. Three-dimensional printed multiphase scaffolds for regeneration of periodontium complex. Tissue Eng., 20 (7–8) (2014), pp. 1342-1351
8. S. Sowmya, et al. Tri-layered nanocomposite hydrogel scaffold for the concurrent regeneration of cementum, periodontal ligament, and alveolar bone. Adv Healthc Mater, 6 (7) (2017)
9. X.H. Liu, P.X. Ma Polymeric scaffolds for bone tissue engineering. Ann.
Biomed. Eng., 32 (3) (2004), pp. 477-486
10. G. Iviglia, et al. Novel bioceramic-reinforced hydrogel for alveolar bone regeneration Acta Biomater., 44 (2016), pp. 97-109
11.C.H. Park, et al. 3D printed, microgroove pattern-driven generation of oriented ligamentous architectures Int. J. Mol. Sci., 18 (9) (2017)
12. K. Bertl, et al. Statins in nonsurgical and surgical periodontal therapy. A systematic review and meta-analysis of preclinical in vivo trials J. Periodontal. Res., 53 (3) (2018), pp. 267-287
13. P. Wang, et al. Metformin induces osteoblastic differentiation of human induced pluripotent stem cell-derived mesenchymal stem cells J Tissue Eng Regen Med, 12 (2) (2018), pp. 437-446
14. H.H. Sun, et al. Designing biomaterials for in situ periodontal tissue regeneration Biotechnol. Prog., 28 (1) (2012), pp. 3-20
15. V. Khoshkam, et al. Outcomes of regenerative treatment with rhPDGF-BB and rhFGF-2 for periodontal intra-bony defects: a systematic review and meta-analysis J.
Clin. Periodontol., 42 (3) (2015), pp. 272-280
16. X. Cai, et al. Periodontal regeneration via chemoattractive constructs J. Clin.
Periodontol., 45 (7) (2018), pp. 851-860
17. H.C. Chiu, et al. Effects of bone morphogenetic protein-6 on periodontal wound healing/regeneration in supraalveolar periodontal defects in dogs J. Clin. Periodontol., 40 (6) (2013), pp. 624-630
18. X. Yin, et al. Growth/differentiation factor-5 promotes in vitro/vivo periodontal specific differentiation of induced pluripotent stem cell-derived mesenchymal stem cells Exp Ther Med, 14 (5) (2017), pp. 4111-4117