kollagen Type 1

2.8.8.3 glycosaminoglycaner

ligesom kollagen type i-matricer er de bestående af kollagen/glycosaminglycaner blevet undersøgt i en række eksperimenter. De fleste matricer er tværbundet, hvilket forsinker resorption og bevarer stilladsintegriteten over længere tid (Pieper et al., 2000b). Hvorvidt tværbinding anvendes afhænger således af applikationen og den tid, der anses for nødvendig for, at stilladset eller belægningen forbliver in situ. Især for belægninger reducerer dette nødvendigheden af tværbinding, da bevarelsen af en tredimensionel, porøs struktur ikke er et problem her, og de fleste eksperimenter indikerer, at effekten af belægninger er relativt tidlig.

blandt glycosaminoglycanerne indtager hyaluronsyre en noget separat position. På grund af sin ikke-sulfaterede tilstand er der ringe interaktion med vækstfaktorer eller andre ECM-komponenter; hovedvirkningen af HyA er via dens størrelse (Se også afsnit 2.8.3). Der er nogle applikationer som en dermal erstatning, hvor kollagen/HyA membraner viste sig at have en god kompatibilitet og lav irritabilitet (Koller et al., 2000), men i de fleste tilfælde blev de sulfaterede GAGs anvendt.

hvis gag ‘ er kombineres med kollagenmatricer, er der en række effekter, såsom at påvirke processen med betændelse og fremmedlegeme respons, en observation, der er rapporteret gentagne gange. Hos rotter hjælper både CS og HS i kombination med kollagen dannelsen af nyt værtsvæv med kun en forbigående inflammatorisk respons og en reduceret fremmedlegemsreaktion (Pieper et al., 2000B), og aktiviteten af makrofager blev rapporteret at være markant reduceret omkring kollagen/CS-belægning af titanium (Rammelt et al., 2007).

i den osseøse integration af implantater, herunder GAGs, har også ført til positive resultater, selvom mekanismerne kan forventes at være noget anderledes. Kollagen / CS-belægninger blev konsekvent fundet at give højere knoglevolumen og knogleimplantatkontakt end kollagen alene for titaniumimplantater i både juvenile og voksne minipig mandible (Stadlinger et al., 2008c); igen var disse virkninger i den tidlige fase og udjævnet efter 2 måneder (Stadlinger et al., 2009). Interessant nok var ekstraktionsmomentet for kollagen / CS-implantater i får tibia i regionen af hydroksylapatitbelægninger (1153 vs 1088 Nmm for kollagen/CS) og højere end kollagen (900 Nmm) på trods af at forskellene i knogletilpasning efter 2 måneder ikke længere var signifikante (Ferguson et al., 2008).

belægninger af kollagen med lav sulfateret sHyA øgede også signifikant knoglevolumentæthed sammenlignet med den ubelagte kontrol efter 8 ugers nedsænket heling; interessant nok viste en øget GAG sulfateringsgrad (højsulfateret sHA) ikke en sammenlignelig stigning (Stadlinger et al., 2012). Det er klart, at de lave sulfatationsniveauer af CS-og sHyA-derivater er gavnlige for Peri-implantat knogledannelse, mens en højere sulfatationsgrad har en skadelig virkning. De nøjagtige virkninger af collagen-CS og collagen-sHyA in vivo er dog stadig ikke belyst og kræver yderligere undersøgelser.

på celleniveau, både for kollagen og endnu mere for kollagen/CS var der et hurtigere udseende af relevante celletyper sammenlignet med ubelagte, gitterblæste implantater, og osteoblastisk differentiaton såvel som osteoblastaktivitet blev øget både omkring kollagen., 2012) og collagen/CS (Rammelt et al., 2007). Dette resulterer i en signifikant forbedret knoglemodellering i de tidlige stadier af knogleheling, hvilket afspejles i knogleimplantatkontakten efter 4 uger: 89% for kollagen/CS, 76% for kollagen og 62% for ubelagte implantater (Rammelt et al., 2006). Derudover blev makrofag-og osteoklastaktivitet markant reduceret omkring kollagen/CS-belægninger i en rottemodel, hvilket stemmer overens med observationerne i de angiogene undersøgelser (Rammelt et al., 2007). Virkningen af overfladetopografi og dyremodel illustreres af det faktum, at knogleimplantatkontakten i begge tilfælde i rævehundens underkæbe for bearbejdede og syreætsede titaniumprøver blev forstærket af kollagen/CS-belægninger, men forskellene var kun signifikante for de bearbejdede overflader (Schliephake et al., 2009).

anvendelsen af vækstfaktorer i vævsregenerering har givet anledning til udviklingen af en række bærere, men en betydelig ulempe er fortsat, at meget høje mængder vækstfaktor skal anvendes for at opnå de ønskede virkninger. Mindre mængder, som kan opnås ved adsorptivt immobilisering for eksempel BMP-2 til kollagenovertræk har ofte ingen signifikant effekt in vivo (Schliephake et al., 2005), selvom cellekulturresultater har været lovende. Dette er bestemt et aspekt, hvor inkluderingen af matrikskomponenter, der vides at interagere med vækstfaktorer, kan være til nytte, og gycosaminoglycaner er blevet beskrevet for at interagere med vækstfaktorer. Brug af matricer, der inkluderer disse komponenter for at forbedre aecm-belægningers evne til at binde og levere vækstfaktorer er således en logisk tilgang. For knogler fokuserer det meste af interessen på BMP’ erne; BMP-2 og BMP-4 er kendt for at inducere knogledannelse, når de frigives fra bærere, såsom kollagenfleeces in vivo. Ved hjælp af de høje BMP-mængder, der er nødvendige for at inducere et respons (disse er normalt i larshg-området), forbedrer kollagen/heparin-matricer BMP-induceret osteoblastdifferentiering ikke kun in vitro, men også in vivo, idet mekanismen muligvis er beskyttelse af vækstfaktorerne mod nedbrydning og en inhibering af BMP-antagonister., 2006). For lavere BMP-mængder, som kunne immobiliseres på todimensionelle belægninger af titaniumimplantater, er situationen en anden. Her kunne enten ingen BMP-effekt ses (Schliephake et al., 2009), eller en skadelig. I minipig mandiblen var knogleimplantatkontakten for kollagen/CS 40%, men for kollagen/CS/BMP-4 kun 27% (Stadlinger et al., 2007, 2008b). Dette indikerer, at for at udnytte det komplette udvalg af potentielle aECM kan tilbyde, skal der stadig læres meget om, hvordan ECM-komponenter og opløselige faktorer interagerer med hinanden såvel som med celler og proteiner i værtsvævet i helingsprocessen.

et andet aspekt er angiogenese. GAGs er blevet beskrevet for at spille en rolle i at inducere og fremme det, noget af afgørende betydning, især i tredimensionelle konstruktioner. Her er biomaterialer af interesse, der kan kode matricellulære signaler, der regulerer og forbedrer vaskulær progression ved at gengive det naturlige samspil, der findes mellem matricen, celler og angiogene faktorer. I en rottemodel viste kollagenmatricer både med HS eller heparin forbedret angiogenese over kollagen alene (Pieper et al., 2000B; Steffens et al., 2004), ulempen er, at denne stigning i vaskularisering kun var i periferien og sandsynligvis forbigående (Pieper et al., 2002). Dette kan overvindes ved tilsætning af vækstfaktorer: VEGF øgede yderligere det angiogene potentiale af kollagen / heparinmatricer (Steffens et al., 2004) og bFGF i kombination med kollagen/HS resulterede i stilladser, der forblev vaskulariserede i hele matricen i løbet af en 10 ugers implantationsperiode. Derudover afslørede de en intens og langvarig vævsrespons og fremmede betydeligt dannelsen af nyt væv (Pieper et al., 2002). Det mest interessante faktum her er, at tilføjelse af bFGF til kollagenmatricen havde den samme forbigående og perifere virkning som kollagen/HS-matricen uden vækstfaktoren, hvilket indikerer, at ikke kun HS direkte påvirker angiogenese, men at det kan fungere synergistisk med bFGF. Inkludering af HyA i specifik matriceplacering kan være af yderligere interesse, da stigende HyA i kollagenstilladser fungerer på en måde, der er imod HS og heparin, hæmmer spiring, og kombinationen kan således anvendes til direkte karvækst (Borselli et al., 2007).