Kollageenityyppi 1

2.8.8.3 glykosaminoglykaanit

kollageenityypin I matriisien tavoin kollageenista/glykosaminglykoleista koostuvia on tutkittu useissa kokeissa. Useimmat matriisit ovat ristikkäin, mikä viivästyttää resorptiota ja säilyttää telineen eheyden pidemmän ajan (Pieper et al., 2000b). Se, käytetäänkö ristisidontaa vai ei, riippuu siis levityksestä ja ajasta, jota pidetään tarpeellisena telineen tai pinnoitteen pysymiseksi paikan päällä. Erityisesti pinnoitteiden kohdalla tämä vähentää tarvetta ristikytkentään, sillä kolmiulotteisen, huokoisen rakenteen säilyminen ei ole tässä ongelma, ja useimmat kokeet osoittavat, että pinnoitteiden vaikutus on verrattain varhainen.

glykosaminoglykaanien joukossa hyaluronihapolla on jonkin verran erillinen asema. Koska HyA: ta ei ole täytetty, sillä on vain vähän yhteisvaikutuksia kasvutekijöiden tai muiden ECM: n komponenttien kanssa; HyA: n pääasiallinen vaikutus on sen koon kautta (ks.myös kohta 2.8.3). On olemassa joitakin sovelluksia ihon korvikkeena, jossa kollageeni / HyA kalvot osoitettiin olevan hyvä yhteensopivuus ja alhainen ärtyneisyys (Koller et al., 2000), mutta useimmissa tapauksissa käytettiin sulfatoituja Gageja.

jos Gag: t yhdistetään kollageenimatriiseihin, on erilaisia vaikutuksia, kuten vaikuttaa tulehdusprosessiin ja vierasesinevasteeseen, mikä havainto on raportoitu toistuvasti. Rotilla sekä CS että HS yhdessä kollageenin kanssa auttavat uuden isäntäkudoksen syntymistä vain ohimenevällä tulehdusreaktiolla ja vähentyneellä vierasesinereaktiolla (Pieper et al., 2000b), ja makrofagien aktiivisuuden on raportoitu vähenevän huomattavasti titaanin kollageenin/CS-pinnoitteen ympärillä (Rammelt et al., 2007).

myös implanttien, mukaan lukien Gag: T, luun integroinnissa on saatu positiivisia tuloksia, joskin mekanismien voidaan olettaa olevan hieman erilaisia. Kollageeni / CS-pinnoitteiden todettiin johdonmukaisesti antavan suuremman luun tilavuuden ja luuimplanttikontaktin kuin pelkän kollageenin titaani-implanttien osalta sekä nuorten että aikuisten minipig-alaleuassa (Stadlinger et al., 2008c); jälleen nämä vaikutukset olivat alkuvaiheessa ja tasoittuivat 2 kuukauden kuluttua (Stadlinger et al., 2009). Mielenkiintoista, kollageenin/CS-implanttien uuttomomentti lampaan sääriluussa oli hydroksyyliapatiittipinnoitteiden alueella (1153 vs 1088 NMM kollageenille/CS) ja korkeampi kuin kollageeni (900 NMM) huolimatta siitä, että 2 kuukauden kuluttua erot luun appositiossa eivät olleet enää merkittäviä (Ferguson et al., 2008).

kollageenipinnoitteet, joissa on niukasti sulfatoitua shyaa, lisäsivät myös merkittävästi luun tilavuustiheyttä verrattuna päällystämättömään kontrolliin 8 viikon vedenalaisen paranemisen jälkeen.; mielenkiintoista, lisääntynyt GAG sulfation aste (korkea-sulfated sHA) ei näytä vastaavaa kasvua (Stadlinger et al., 2012). On selvää, että CS-ja sHyA-johdannaisten alhaiset sulfaatiotasot ovat hyödyllisiä peri-implanttiluun muodostumiselle, kun taas korkeammalla sulfaatiotasolla on haitallinen vaikutus. Kollageeni-CS: n ja kollageeni-sHyA: n tarkkoja vaikutuksia in vivo ei kuitenkaan ole vielä selvitetty, ja ne edellyttävät lisätutkimuksia.

solutasolla sekä kollageenin että vielä enemmän kollageenin/CS: n osalta relevanttien solutyyppien ilmaantuminen oli nopeampaa kuin pinnoittamattomien, ruudukon räjäyttämien implanttien, ja osteoblastien differentiaton sekä osteoblastien aktiivisuus lisääntyi sekä kollageenin ympärillä (Sverzut et al., 2012) ja kollageeni/CS (Rammelt et al., 2007). Tämä johtaa merkittävästi tehostuneeseen luun uudelleenmuodostukseen luun paranemisen alkuvaiheessa, mikä näkyy luun implanttikosketuksessa 4 viikon kuluttua: 89% kollageenille/CS: lle, 76% kollageenille ja 62% päällystämättömille implanteille (Rammelt et al., 2006). Lisäksi makrofagi ja osteoklastien aktiivisuus vähenivät merkittävästi kollageeni/CS-pinnoitteiden ympärillä rottamallissa, mikä on yhtäpitävä angiogeenisissä tutkimuksissa tehtyjen havaintojen kanssa (Rammelt et al., 2007). Pinnan topografian ja eläinmallin vaikutusta kuvaa se, että foxhound-alaleuassa, koneistetuissa ja happoa syövytetyissä titaaninäytteissä luun implanttikosketusta tehostettiin kollageeni/CS-pinnoitteilla molemmissa tapauksissa, mutta erot olivat merkittäviä vain koneistetuilla pinnoilla (Schliefake et al., 2009).

kasvutekijöiden käyttö kudosten uudistumisessa on johtanut useiden kantajien kehittymiseen, mutta merkittävänä haittana on edelleen se, että haluttujen vaikutusten saavuttamiseksi on käytettävä erittäin suuria määriä kasvutekijää. Pienemmillä määrillä, jotka voidaan saavuttaa adsorptiivisesti immobilisoimalla esimerkiksi BMP-2 kollageenipinnoitteisiin, ei usein ole merkittävää vaikutusta in vivo (Schliefake et al., 2005), vaikka soluviljelyn tulokset ovat olleet lupaavia. Tämä on varmasti näkökohta, jossa sellaisten matriisikomponenttien sisällyttämisestä, joiden tiedetään vaikuttavan kasvutekijöihin, voi olla hyötyä, ja gykosaminoglykaanien on kuvattu vaikuttavan kasvutekijöihin. Näitä komponentteja sisältävien matriisien käyttäminen aecm-pinnoitteiden sitomis-ja tuottokyvyn parantamiseksi on siten looginen lähestymistapa. Luun osalta suurin osa kiinnostuksesta kohdistuu BMPS: ään; BMP-2: n ja BMP-4: n tiedetään indusoivan luun muodostumista, kun niitä vapautuu kantajista, kuten kollageenista in vivo. Käyttämällä suuria BMP-määriä, jotka ovat tarpeen vasteen indusoimiseksi (nämä ovat yleensä µg-alueella) kollageeni/hepariinimatriisit tehostavat BMP: n indusoimaa osteoblastin erilaistumista in vitro, mutta myös In vivo, mekanismina mahdollisesti kasvutekijöiden suojaaminen hajoamiselta ja BMP-antagonistien esto (Zhao et al., 2006). Pienemmille BMP-määrille, jotka voitaisiin immobilisoida titaani-implanttien kaksiulotteisille pinnoitteille, tilanne on erilainen. Tässäkään ei voitu nähdä BMP-vaikutusta (Schliefake et al., 2009) tai haitalliseksi. Minipig-alaleuassa kollageenin/CS: n luuimplantin kontakti oli 40%, mutta kollageenin/CS/BMP-4: n vain 27% (Stadlinger ym., 2007, 2008b). Tämä osoittaa, että aecm: n tarjoamien mahdollisuuksien täydellisen valikoiman hyödyntämiseksi on vielä paljon opittavaa siitä, miten ECM: n komponentit ja liukoiset tekijät vaikuttavat toisiinsa sekä isäntäkudoksen soluihin ja proteiineihin paranemisprosessissa.

toinen näkökohta on angiogeneesi. Gagien on kuvattu olevan osansa sen indusoinnissa ja edistämisessä, mikä on ensiarvoisen tärkeää erityisesti kolmiulotteisissa konstruktioissa. Tässä biomateriaalit ovat kiinnostavia, jotka voivat koodata matrikellulaarisia vihjeitä, jotka säätelevät ja parantavat verisuonten etenemistä toistamalla luonnollista vuorovaikutusta matriisin, solujen ja angiogeenisten tekijöiden välillä. Rottamallissa kollageenimatriisit sekä HS: llä että hepariinilla osoittivat parannetun angiogeneesin pelkän kollageenin suhteen (Pieper et al., 2000B; Steffens et al., 2004), haittapuolena on, että tämä vaskularisaation lisääntyminen oli vain periferiassa ja todennäköisesti ohimenevää (Pieper et al., 2002). Tästä voitaisiin päästä eroon lisäämällä kasvutekijöitä: VEGF lisäsi edelleen kollageeni / hepariinimatriisien angiogeenista potentiaalia (Steffens et al., 2004) ja bFGF yhdessä kollageenin/HS: n kanssa saivat aikaan tukitelineitä, jotka pysyivät verisuonittuneina koko matriisissa 10 viikon istutusjakson ajan. Lisäksi ne paljastivat voimakkaan ja pitkittyneen kudosvasteen ja edistivät huomattavasti uuden kudoksen syntyä (Pieper et al., 2002). Mielenkiintoisin seikka tässä on se, että lisäämällä bFGF kollageenimatriisiin oli sama ohimenevä ja perifeerinen vaikutus kuin kollageeni/HS-matriisilla ilman kasvutekijää, mikä osoittaa, että HS ei ainoastaan vaikuta suoraan angiogeneesiin, vaan että se voi toimia synergistisesti bFGF: n kanssa. HYA: n sisällyttäminen tiettyyn matriisipaikkaan voi olla lisäetua, koska HYA: n lisääminen kollageenitelineissä toimii HS: n ja hepariinin vastaisesti estäen itämistä, ja yhdistelmää voidaan siten käyttää alusten kasvun ohjaamiseen (Borselli et al., 2007).