kolagen typu 1

2.8.8.3 glikozaminoglikany

podobnie jak macierze kolagenu typu I, te składające się z kolagenu/glikozaminoglikanów badano w różnych eksperymentach. Większość matryc jest usieciowana, co opóźnia resorpcję i zachowuje integralność rusztowania przez dłuższy czas (Pieper et al., 2000b). To, czy stosuje się sieciowanie, zależy zatem od zastosowania i czasu, jaki uważa się za konieczny, aby rusztowanie lub powłoka pozostały na miejscu. Zwłaszcza w przypadku powłok zmniejsza to konieczność sieciowania, ponieważ zachowanie trójwymiarowej, porowatej struktury nie stanowi tutaj problemu, a większość eksperymentów wskazuje, że efekt powłok jest stosunkowo wczesny.

wśród glikozaminoglikanów kwas hialuronowy zajmuje nieco oddzielną pozycję. Ze względu na swój niespełniony stan, istnieje niewielka interakcja z czynnikami wzrostu lub innymi składnikami ECM; główny wpływ HyA wynika z jego wielkości (patrz także punkt 2.8.3). Istnieją pewne zastosowania jako substytut skóry, w których wykazano, że błony kolagenowe/HyA mają dobrą kompatybilność i niską drażliwość(Koller et al., 2000), ale w większości przypadków używano siarczanowanych gagów.

jeśli GAGs są połączone z matrycami kolagenowymi, istnieje wiele efektów, takich jak wpływanie na proces zapalenia i odpowiedź ciała obcego, obserwacja, która była wielokrotnie zgłaszana. U szczurów zarówno CS, jak i HS w połączeniu z kolagenem wspomagają wytwarzanie nowej tkanki gospodarza z tylko przejściową reakcją zapalną i zmniejszoną reakcją ciała obcego(Pieper i in., 2000B), a aktywność makrofagów była znacznie zmniejszona wokół kolagenowej/CS powłoki tytanu (Rammelt et al., 2007).

W przypadku kostnej integracji implantów, w tym GAGs, również uzyskano pozytywne wyniki, chociaż można oczekiwać, że mechanizmy będą nieco inne. Stwierdzono, że powłoki kolagenowe/CS zapewniają większą objętość kości i kontakt z implantem kostnym niż sam kolagen DLA IMPLANTÓW tytanowych zarówno w żuchwie młodzieńczej, jak i dorosłej minipig (Stadlinger i wsp ., 2008C); ponownie te efekty były we wczesnej fazie i wyrównane po 2 miesiącach (Stadlinger et al., 2009). Co ciekawe, moment ekstrakcji implantów collagen / CS w kości piszczelowej owiec był w rejonie powłok hydroksylowych apatytu (1153 vs 1088 Nmm dla collagen/CS) i wyższy niż kolagen (900 Nmm), mimo że po 2 miesiącach różnice w apozycji kości nie były już znaczące (Ferguson et al., 2008).

powłoki kolagenu o niskiej zawartości siarczanu sHyA również znacznie zwiększyły gęstość objętości kości w porównaniu do kontroli niepowlekanej po 8 tygodniach gojenia zanurzonego; co ciekawe, zwiększony stopień siarczanowania GAG (high-sulfated sHA)nie wykazał porównywalnego wzrostu (Stadlinger et al., 2012). Oczywiście, niski poziom siarczanowania CS i pochodnych sHyA są korzystne dla tworzenia kości okołoimplantacyjnych, podczas gdy wyższy stopień siarczanowania ma szkodliwy wpływ. Dokładne działanie kolagenu-CS i kolagenu-sHyA in vivo nie jest jednak jeszcze wyjaśnione i wymaga dalszych badań.

na poziomie komórkowym, zarówno w przypadku kolagenu, jak i jeszcze bardziej w przypadku kolagenu / CS, zaobserwowano szybsze pojawienie się odpowiednich typów komórek w porównaniu z niepowlekanymi, wysadzanymi siatką implantami, a różnicowanie osteoblastyczne, a także aktywność osteoblastów wzrosła zarówno wokół kolagenu (Sverzut i wsp ., 2012) i collagen / CS (Rammelt et al., 2007). Powoduje to znacznie zwiększoną przebudowę Kości we wczesnych stadiach gojenia się kości, co znajduje odzwierciedlenie w kontakcie z implantem kostnym po 4 tygodniach: 89% w przypadku kolagenu / CS, 76% W przypadku kolagenu i 62% w przypadku implantów niepowlekanych (Rammelt et al., 2006). Ponadto aktywność makrofagów i osteoklastów została znacznie zmniejszona wokół powłok kolagenowych / CS w modelu szczura, co zgadza się z obserwacjami poczynionymi w badaniach angiogennych (Rammelt et al., 2007). Wpływ topografii powierzchni i modelu zwierzęcego ilustruje fakt, że w żuchwie foxhound, dla próbek tytanu obrabianego i wytrawianego kwasem, kontakt z implantem Kości był wzmocniony powłokami kolagenowymi / CS w obu przypadkach, ale różnice były znaczące tylko dla obrabianych powierzchni (Schliephake et al., 2009).

zastosowanie czynników wzrostu w regeneracji tkanek doprowadziło do rozwoju wielu nośników, ale istotną wadą pozostaje fakt, że do osiągnięcia pożądanych efektów należy stosować bardzo duże ilości czynnika wzrostu. Mniejsze ilości, jakie można uzyskać przez adsorpcyjne unieruchomienie, na przykład BMP-2 do powłok kolagenowych, często nie mają znaczącego wpływu in vivo (Schliephake i in., 2005), chociaż wyniki hodowli komórkowej są obiecujące. Jest to z pewnością aspekt, w którym włączenie składników matrycy, o których wiadomo, że oddziałują z czynnikami wzrostu, może być użyteczne, a gykozaminoglikany zostały opisane jako oddziałujące z czynnikami wzrostu. Wykorzystanie matryc zawierających te składniki w celu zwiększenia zdolności powłok aECM do wiązania i dostarczania czynników wzrostu jest zatem logicznym podejściem. W przypadku kości większość zainteresowania koncentruje się na bmp; wiadomo, że BMP-2 i BMP-4 indukują tworzenie kości, gdy są uwalniane z nośników, takich jak runa kolagenowe in vivo. Stosując wysokie ilości BMP, które są niezbędne do wywołania odpowiedzi (zwykle mieszczą się one w zakresie µg), matryce kolagenu/heparyny zwiększają indukowane BMP różnicowanie osteoblastów nie tylko In vitro, ale także in vivo, mechanizmem prawdopodobnie jest ochrona czynników wzrostu przed degradacją i hamowanie antagonistów BMP (Zhao et al., 2006). W przypadku mniejszych ilości BMP, które można unieruchomić na dwuwymiarowych powłokach tytanowych implantów, sytuacja jest inna. Tutaj też nie można było zobaczyć efektu BMP (Schliephake et al., 2009), czy szkodliwy. W żuchwie minipig kontakt z implantem kości dla kolagenu/CS wynosił 40%, ale dla kolagenu / CS/BMP-4 tylko 27% (Stadlinger i wsp.,2007, 2008b). Oznacza to, że aby wykorzystać pełen zakres potencjalnych aecm może zaoferować, nadal wiele trzeba się nauczyć o tym, jak składniki ECM i rozpuszczalne czynniki oddziałują ze sobą, a także z komórkami i białkami tkanki gospodarza w procesie gojenia.

kolejnym aspektem jest angiogeneza. Gagi zostały opisane jako odgrywające rolę w ich wywoływaniu i promowaniu, co ma ogromne znaczenie zwłaszcza w konstrukcjach trójwymiarowych. Tutaj biomateriały są interesujące, które mogą kodować sygnały matricellular, które regulują i zwiększają postęp naczyniowy, odtwarzając naturalną interakcję istniejącą między matrycą, komórkami i czynnikami angiogennymi. W modelu szczura matryce kolagenowe zarówno z HS, jak i heparyną wykazały lepszą angiogenezę w porównaniu z samym kolagenem(Pieper et al., 2000B; Steffens et al., 2004), wadą jest to, że ten wzrost unaczynienia był tylko na obrzeżach i prawdopodobnie przejściowy (Pieper et al., 2002). Można to przezwyciężyć poprzez dodanie czynników wzrostu: VEGF dodatkowo zwiększył potencjał angiogenny matryc kolagenowo-heparynowych (Steffens et al., 2004), a bFGF w połączeniu z kolagenem/HS spowodowało rusztowania, które pozostały unaczynione w całej matrycy podczas 10-tygodniowego okresu implantacji. Ponadto ujawniły intensywną i długotrwałą odpowiedź tkankową i znacznie promowały wytwarzanie nowej tkanki (Pieper et al., 2002). Najciekawszym faktem jest to, że dodanie bFGF do matrycy kolagenowej miało taki sam przejściowy i obwodowy efekt jak matryca kolagenu / HS bez czynnika wzrostu, co wskazuje, że HS nie tylko bezpośrednio wpływa na angiogenezę, ale może działać synergistycznie z bFGF. Włączenie HyA w określonej lokalizacji matrycy może być jeszcze bardziej interesujące, ponieważ zwiększenie HyA w rusztowaniach kolagenowych działa w sposób przeciwny do HS i heparyny, hamując kiełkowanie ,a zatem kombinacja może być wykorzystana do bezpośredniego wzrostu naczynia (Borselli et al., 2007).