Регистрация / Вход
Прислать материал

Функционализация поверхности дентальных имплантатов

Сведения об участнике
ФИО
Крылова Анна Сергеевна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о жизни и медицина
Раздел области наук
Медицинские биотехнологии
Тема
Функционализация поверхности дентальных имплантатов
Резюме
Перспективным методом восстановления утраченных зубов является дентальная имплантация. Эта технология подразумевает собой внедрение в костную ткань челюсти имплантатов, замещающих корень зуба. Надежность и дальнейшее качественное функционирование конструкции обеспечивается наличием плотного контакта между поверхностью имплантата и костной тканью, называемого остеоинтеграцией. Существуют попытки усилить остеоинтеграцию, основаные на внесении в зону имплантации тканеспецифичных факторов роста. А дальнейшее изготовление и использование регенеративных составов, содержащих активные белки для ассимиляции имплантата в костной ткани способствует остеогенезу.
Ключевые слова
Остеоинтеграция, биоактивная поверхность, дентальный имплантат, функциональное покрытие, факторы роста.
Цели и задачи
Цель исследования: раскрыть влияние на процесс остеоинтеграции биофункциональных покрытий.
Задачи:
1. Рассмотреть функциональные лиганды, используемые в биопокрытиях.
2. Рассмотреть регуляторные события при восстановлении костной ткани.
Введение

В современной стоматологии широко используется метод имплантации искусственных опор в кость челюсти для восстановления утраченных зубов. Остеоинтеграция – контакт без формирования признаков разрежения костной ткани или интервала между имплантатом и костью. Причиной неудовлетворительного результата имплантации может стать непрочный контакт. Существуют различные подходы к улучшению остеоинтеграции, направленные на разработку остеоиндуктивных материалов. Высокая потребность в остеоиндуктивных материалах способствовала развитию в медицине нового направления, называемого функционализацией поверхности имплантата, основанного на применении биологически активных соединений [1,2,3]. 

 

Методы и материалы

Для решения задач данной работы использовался подход биоинформационного поиска данных в зарубежных и отечественных открытых литературных ресурсах, таких как PubMed, PubMedCentral, PDB, GeneBank и данные научной электронной библиотеки Российского индекса научного цитирования (Elibrary). Расширенный запрос для поиска информации формировался с использованием синонимического конструкта. Например, functional coating and osseointegration and dental implantation. Окончательная информация по поставленным задачам была сформирована в виде таблицы. Основные наименования полей:

- Сигнальная молекула (приведено описание основных лиганд и их комбинаций, используемых в биоактивных покрытиях, для которых доказана прямая рецепция и выраженная ответная реакция со стороны остеогенных клеток),

- Процесс, обеспечиваемый сигнальной молекулой (описан запускаемый сигнальной молекулой процесс, который характеризует наличие начала образования кости),

- Ответные реакции остеогенных клеток (описаны синтезируемые клетками молекулы, как ответные реакции на возбуждающее действие сигнальной молекулы),

- Критерии остеоинтеграции (приведены основные показатели, служащие доказательством успешности остеоинтеграции: численность и плотность остеогенных клеток, плотность экстрацеллюлярного матрикса кости и размеры зоны остеоинтеграции).

Критериями отбора наиболее перспективных молекулярных имплантатов послужили: доказанная эффективность, биосовместимость, безопасность.

Описание и обсуждение результатов

Основные биоактивные молекулы, используемые в функциональных покрытиях: костные морфогенетические белки (BMP-2 и BMP-7) [9], факторы роста фибробластов (FGF-1, FGF-2) [7] и тромбоцитарный фактор роста (PDGF-B) [6]. В совокупности с ними используются трансформирующий фактор роста (TGF-β) и инсулиноподобные факторы роста (IGF-1, IGF-2) (таблица 1). Так же используются пептиды, такие как фибронектин, витронектин, ламинин [5]. Данные факторы являются перспективными для применения в стоматологии. Выявлен их высокий остеоиндуктивный эффект и положительное влияние на процесс репаративного остеогенеза.

Для того чтобы показать регуляторные события, происходящие при остеоинтеграции, была составлена таблица.

Таблица 1.Ответные реакции остеогенных клеток на биоактивные молекулы.

Сигнальная молекула

Процесс, обеспечиваемый сигнальной молекулой

Ответные реакции остеогенных клеток

Критерии остеоинтеграции

Тромбоцитарный фактор роста (PDGF-B);

факторы роста фибробластов (FGF-1, FGF-2);

костные морфогенетические белки (BMP-2, BMP-7)

Дифференцировка и пролиферация остеобластов

Экспрессия маркеров дифференцировки RUNX2, SOX9.

Увеличение численности и плотности остеобластов

Морфогенетический белок (BMP-2) + фактор роста фибробластов (FGF-2)

Пролиферация остеобластов

Морфогенетический белок (BMP-2) + трансформирующий фактор роста (TGF-β)

 

Синтез экстрацеллюлярного матрикса кости

Образование col5a1, сol11a1 образование костного сиалопротеина, синтез остеонектина,

остеокальцина,

выделение щелочной фосфатазы,

образование гидроксиапатита

Увеличение плотности и количества костной ткани, увеличение количества остеоцитов;

толщина остеоинтегративной зоны

Тромбоцитарный фактор роста (PDGF-B) +

инсулиноподобный фактор роста (IGF-1)

Стимуляция остеогенеза и синтеза коллагена

Фибронектин, витронектин, ламинин

Дифференцировка и пролиферация остеобластов

Образование col5a1, сol11a1; синтез остеонектина,

остеокальцина,

 

Увеличение численности и плотности остеобластов

 

Использование вышеуказанных биологически активных молекул на поверхности имплантатов ускоряет деление и дифференцировку остеогенных клеток, а так же синтез экстрацеллюлярного матрикса кости. Тромбоцитарный фактор роста (PDGF-B) оказывает сильное митогенное и хемотаксическое действие на остеобласты. Также многие белки внеклеточного матрикса, такие как витронектин, фибронектин, ламинин и их пептиды стимулируют дифференцировку остеобластов и минерализацию костной ткани.

Используемые источники
1. В. В. Новочадов, Н. М. Гайфуллин, Д. А. Залевский, П. С. Семенов, В. И. Шемонаев. Остеоинтеграция имплантатов с биоактивной поверхностью, модифицированной напылением хитозана в эксперименте у крыс // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. – 2013. – №2. – С. 30–35.
2. Семенов П.С. Использование костного морфогенетического белка 2 для стимуляции остеорегенерации // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 9: Исследования молодых ученых. - 2013. - № 11. - С. 81-83.
3. Калита В.И. Модификация поверхностей внутрикостных имплантатов: современные исследования и нанотехнологии // Вестник Волгоградского государственного медицинского университет а. – 2009. – № 4 (32). – С. 17–23.
Information about the project
Surname Name
Krylova Anna
Project title
The functionalization of the surface of the dental implant
Summary of the project
A promising method for restoring missing teeth is dental implants. This technology involves the introduction of a jaw bone implants, tooth root replacement. Reliability and quality the further functioning of the structure is ensured by the close contact between the surface of the implant and the bone tissue, called osseointegration. There are attempts to enhance osseointegration, on the basis of registration in the zone of implantation of tissue-specific growth factors. A further manufacture and use of the regenerative compositions containing active proteins for the assimilation of the implant in the bone tissue promotes osteogenesis.
Keywords
Osseointegration, bioactive surface, dental implant, functional coating, growth factors.