Kolagenu Typu 1

2.8.8.3 Glykosaminoglykanů

Jako kolagen typu I matice, ty se skládá z kolagenu/glycosaminglycans byly studovány v různých experimentech. Většina matric je zesítěna, což zpomaluje resorpci a zachovává integritu lešení po delší dobu (Pieper et al., 2000b). To, zda se zesítění používá nebo ne, tedy závisí na aplikaci a době, která je považována za nezbytnou pro to, aby lešení nebo povlak zůstaly na místě. Zejména pro nátěry tím se snižuje nutnost crosslink, jako zachování trojrozměrné porézní struktury není problém tady, a většina experimentů naznačují, že vliv povlaků je poměrně brzy.

mezi glykosaminoglykany zaujímá kyselina hyaluronová poněkud samostatnou pozici. Vzhledem k jeho nesulfatovanému stavu dochází k malé interakci s růstovými faktory nebo jinými složkami ECM; hlavní účinek HyA je prostřednictvím jeho velikosti (viz také bod 2.8.3). Existují některé aplikace jako dermální náhražka, kde bylo prokázáno, že kolagen/hya membrány mají dobrou kompatibilitu a nízkou podrážděnost (Koller et al., 2000), ale ve většině případů byly použity sulfátové roubíky.

pokud jsou gag kombinovány s kolagenovými matricemi, existuje řada účinků, jako je ovlivnění procesu zánětu a reakce cizího těla, což je pozorování, které bylo opakovaně hlášeno. U potkanů CS i HS v kombinaci s kolagenem napomáhají tvorbě nové hostitelské tkáně pouze s přechodnou zánětlivou odpovědí a sníženou reakcí cizího těla (Pieper et al ., 2000b) a bylo hlášeno, že aktivita makrofágů byla významně snížena kolem kolagenu / CS povlaku titanu (Rammelt et al ., 2007).

V kostní integraci implantátů, včetně Gagů také vedlo k pozitivním výsledkům, i když mechanismy lze očekávat, že bude poněkud odlišná. Kolagen/CS povlaky byly důsledně zjištěno, že dát vyšší kostní objem a kostní implantát kontakt, než kolagenu sám pro titanové implantáty v obou mladistvých a dospělých minipig čelisti (Stadlinger et al., 2008c); tyto účinky byly opět v rané fázi a po 2 měsících se vyrovnaly (Stadlinger et al ., 2009). Zajímavé je, že extrakce točivý moment kolagen/CS implantáty v ovce holenní kosti byla v regionu hydroxyl apatitu nátěry (1153 vs 1088 Nmm pro kolagen/CS) a vyšší než kolagenu (900 Nmm) navzdory skutečnosti, že po 2 měsících rozdíly v apozici kosti byly již významný (Ferguson et al., 2008).

Povlaky kolagenu s nízkými sulfatovaný sHyA také výrazně zvýšil kostní objem, hustotu ve srovnání s uncoated kontrolu po 8 týdnech ponořené léčení; je zajímavé, že zvýšený stupeň sulfatace GAG (vysoce sulfatovaný sHA)nevykazoval srovnatelné zvýšení (Stadlinger et al., 2012). Je zřejmé, že nízké hladiny sulfatace derivátů CS a sHyA jsou prospěšné pro tvorbu periimplantátu kosti, zatímco vyšší stupeň sulfatace má škodlivý účinek. Přesné účinky kolagenu-CS a kolagenu-sHyA in vivo však stále nejsou objasněny a vyžadují další vyšetřování.

Na buněčné úrovni, a to jak pro kolagen a ještě více pro kolagen/CS tam byl rychleji vzhled příslušných typů buněk ve srovnání s uncoated, mřížky odstřelil implantáty, a osteoblastické differentiaton stejně jako osteoblastické aktivity byla zvýšena jak kolem kolagenu (Sverzut et al., 2012) a kolagen/CS (Rammelt et al., 2007). To má za následek výrazně zvýšenou kostní přestavbu v raných fázích hojení kosti, což se odráží v kostní implantát kontakt po 4 týdnech: 89% pro kolagen/CS 76% na kolagen, a 62% pro nenatíraný implantáty (Rammelt et al., 2006). Navíc, makrofágů a aktivitu osteoklastů byly výrazně sníženy kolem kolagen/CS nátěry na krysím modelu, který souhlasí s vyjádření v angiogenních studií (Rammelt et al., 2007). Vliv topografie povrchu a zvířecí model ilustruje skutečnost, že v foxhound čelisti pro obráběné a kyselina leptané titanové vzorky kostní implantát kontakt byl obohacen o kolagen/CS nátěry v obou případech, ale rozdíly byly významné pouze pro obráběné plochy (Schliephake et al., 2009).

použití růstových faktorů v regeneraci tkání vedla k vývoji řady dopravců, ale významný nevýhodou zůstává skutečnost, že velmi vysoké množství růstového faktoru, musí být použity k dosažení požadovaných účinků. Menší množství, jak lze dosáhnout adsorpční imobilizací například BMP-2 na kolagenové povlaky, často nemají významný účinek in vivo (Schliephake et al ., 2005), i když výsledky buněčné kultury byly slibné. To je jistě jeden aspekt, kde zahrnutí složek matrice, která je známa interakce s růstovými faktory mohou být užitečné, a gycosaminoglycans byly popsány interakce s růstovými faktory. Použití matic, které obsahují tyto komponenty pro zvýšení schopnosti povlaků aECM vázat a dodávat růstové faktory, je tedy logickým přístupem. U kostí se většina zájmu zaměřuje na BMP; je známo, že BMP-2 a BMP-4 indukují tvorbu kostí, když se uvolňují z nosičů, jako jsou kolagenové rouna in vivo. Pomocí vysoké BMP částky, které jsou nezbytné k vyvolání reakce (tyto obvykle v µg rozsah), kolagen/heparin matice zvýšení BMP-indukované osteoblastické diferenciace nejen in vitro, ale také in vivo, mechanismus může být ochrana růstové faktory z rozkladu, a inhibice BMP antagonisté (Zhao et al., 2006). U nižších množství BMP, která by mohla být imobilizována na dvourozměrných povlacích titanových implantátů, je situace jiná. Zde nebyl vidět žádný účinek BMP (Schliephake et al ., 2009), nebo škodlivé. V dolní čelisti minipigu byl kontakt kostního implantátu pro kolagen / CS 40%, ale pro kolagen/CS/BMP-4 pouze 27% (Stadlinger et al., 2007, 2008b). To znamená, že, využít kompletní škálu potenciálních aECM může nabídnout, pořád moc potřebuje, aby se naučil o tom, jak ECM komponent a rozpustných faktorů, interakci s ostatními, stejně jako u buněk a proteinů hostitelské tkáně v procesu hojení.

dalším aspektem je angiogeneze. Gagy byly popsány hrát roli v navození a podporu, něco nesmírně důležité, a to zejména v trojrozměrné konstrukce. Zde jsou zajímavé biomateriály, které mohou kódovat matricelulární podněty, které regulují a zvyšují vaskulární progresi reprodukcí přirozené souhry mezi matricí, buňkami a angiogenními faktory. V modelu potkanů vykazovaly kolagenové matrice s HS nebo heparinem lepší angiogenezi než samotný kolagen (Pieper et al., 2000b; Steffens et al., 2004), nevýhodou je, že toto zvýšení vaskularizace bylo pouze na periferii a pravděpodobně přechodné (Pieper et al., 2002). To by mohlo být překonáno přidáním růstových faktorů: VEGF dále zvýšil angiogenní potenciál matric kolagenu/heparinu (Steffens et al ., 2004), a bFGF v kombinaci s kolagenem/HS za následek lešení, které zůstaly prokrvené celé matrice během 10 týden implantace období. Kromě toho odhalili intenzivní a prodlouženou tkáňovou reakci a výrazně podpořili tvorbu nové tkáně (Pieper et al ., 2002). Nejzajímavějším faktem je, že přidání bFGF ke kolagenu matrix měl stejný přechodné a periferní účinek jako kolagen/HS matice bez růstového faktoru, což znamená, že nejenže HS přímo ovlivňují angiogenezi, ale že to může fungovat synergicky s bFGF. Včetně HyA v konkrétní matrici umístění může být další zájem, jako zvýšení HyA v kolagenu lešení funguje způsobem, proti HS a heparin, inhibice klíčení, a kombinace by tedy mohly být využity k přímé plavidla růstu (Borselli et al., 2007).