colagen de tip 1

2.8.8.3 glicozaminoglicani

ca matrice de colagen de tip I, cele constând din colagen/glicozaminglycans au fost studiate într-o varietate de experimente. Majoritatea matricelor sunt reticulate, ceea ce întârzie resorbția și păstrează integritatea schelei pe o perioadă mai lungă de timp (Pieper și colab., 2000b). Dacă se utilizează sau nu reticularea, depinde de aplicație și de timpul considerat necesar pentru ca Schela sau acoperirea să rămână in situ. În special pentru acoperiri, acest lucru reduce necesitatea reticulării, deoarece conservarea unei structuri tridimensionale, poroase, nu este o problemă aici, iar majoritatea experimentelor indică faptul că efectul acoperirilor este unul relativ timpuriu.

dintre glicozaminoglicani, acidul hialuronic ocupă o poziție oarecum separată. Datorită stării sale nesulfatate, există o interacțiune redusă cu factorii de creștere sau cu alte componente ale ECM; efectul principal al HyA este prin dimensiunea sa (a se vedea, de asemenea, secțiunea 2.8.3). Există unele aplicații ca înlocuitor dermic, în care membranele de colagen/HyA s-au dovedit a avea o bună compatibilitate și o iritabilitate scăzută (Koller și colab., 2000), dar în majoritatea cazurilor s-au folosit gagurile sulfatate.

dacă gagurile sunt combinate cu matrice de colagen, există o varietate de efecte, cum ar fi influențarea procesului de inflamație și răspunsul corpului străin, o observație care a fost raportată în mod repetat. La șobolani, atât CS, cât și HS în combinație cu colagenul ajută la generarea de țesut gazdă nou, cu doar un răspuns inflamator tranzitoriu și o reacție redusă a corpului străin (Pieper și colab., 2000b), iar activitatea macrofagelor a fost raportată a fi redusă semnificativ în jurul acoperirii cu colagen/CS a titanului (Rammelt și colab., 2007).

în integrarea osoasă a implanturilor, inclusiv GAGs a condus, de asemenea, la rezultate pozitive, deși mecanismele pot fi de așteptat să fie oarecum diferite. S-a constatat în mod constant că acoperirile cu colagen/CS dau un volum osos mai mare și un contact cu implantul osos decât colagenul singur pentru implanturile de titan atât în mandibula minipig juvenilă, cât și în cea adultă (Stadlinger și colab., 2008c); din nou, aceste efecte au fost în faza incipientă și s-au redus după 2 luni (Stadlinger și colab., 2009). Interesant este că cuplul de extracție a implanturilor de colagen / CS în tibia oilor a fost în regiunea acoperirilor de apatită hidroxil (1153 vs 1088 Nmm pentru colagen/CS) și mai mare decât colagenul (900 Nmm), în ciuda faptului că după 2 luni diferențele de apoziție osoasă nu mai erau semnificative (Ferguson și colab., 2008).

acoperirile de colagen cu shya sulfatată scăzută au crescut, de asemenea, semnificativ densitatea volumului osos comparativ cu controlul neacoperit după 8 săptămâni de vindecare scufundată; interesant este că un grad crescut de sulfatare a GAG (Sha cu sulfat ridicat) nu a prezentat o creștere comparabilă (Stadlinger și colab., 2012). Evident, nivelurile scăzute de sulfatare ale derivaților CS și sHyA sunt benefice pentru formarea osoasă peri-implant, în timp ce un grad mai mare de sulfare are un efect dăunător. Efectele precise ale colagenului-CS și colagenului-sHyA in vivo, totuși, nu sunt încă elucidate și necesită investigații suplimentare.

la nivel celular, atât pentru colagen, cât și chiar mai mult pentru colagen/CS, a existat o apariție mai rapidă a tipurilor de celule relevante în comparație cu implanturile neacoperite, sablate în rețea, iar diferențierea osteoblastică, precum și activitatea osteoblastelor au crescut atât în jurul colagenului (Sverzut și colab., 2012) și colagen/CS (Rammelt și colab., 2007). Acest lucru are ca rezultat o remodelare osoasă semnificativ îmbunătățită în stadiile incipiente ale vindecării osoase, care se reflectă în contactul implantului osos după 4 săptămâni: 89% pentru colagen/CS, 76% pentru colagen și 62% pentru implanturi neacoperite (Rammelt și colab., 2006). În plus, activitatea macrofagelor și a osteoclastelor a fost redusă semnificativ în jurul acoperirilor cu colagen/CS într-un model de șobolan, ceea ce este de acord cu observațiile făcute în studiile angiogene (Rammelt și colab., 2007). Impactul topografiei de suprafață și al modelului animal este ilustrat de faptul că în mandibula foxhound, pentru probele de titan prelucrate și gravate cu acid, contactul implantului osos a fost îmbunătățit prin acoperiri de colagen/CS în ambele cazuri, dar diferențele au fost semnificative doar pentru suprafețele prelucrate (Schliephake și colab., 2009).

utilizarea factorilor de creștere în regenerarea țesuturilor a dat naștere la dezvoltarea unui număr de purtători, dar un dezavantaj semnificativ rămâne faptul că trebuie utilizate cantități foarte mari de factor de creștere pentru a obține efectele dorite. Cantități mai mici, care pot fi obținute prin imobilizarea adsorbtivă, de exemplu BMP-2, la acoperirile de colagen, nu au adesea un efect semnificativ in vivo (Schliephake și colab., 2005), deși rezultatele culturii celulare au fost promițătoare. Acesta este cu siguranță un aspect în care includerea componentelor matricei despre care se știe că interacționează cu factorii de creștere poate fi utilă, iar gycosaminoglicanii au fost descriși pentru a interacționa cu factorii de creștere. Utilizarea matricelor care includ aceste componente pentru a spori capacitatea acoperirilor aECM de a lega și de a furniza factori de creștere este astfel o abordare logică. Pentru OS, cea mai mare parte a interesului se concentrează pe BMP; BMP-2 și BMP-4 sunt cunoscute pentru a induce formarea osoasă atunci când sunt eliberate de purtători, cum ar fi lânele de colagen in vivo. Folosind cantitățile mari de BMP care sunt necesare pentru a induce un răspuns (acestea fiind de obicei în intervalul XVG), matricile de colagen/heparină sporesc diferențierea osteoblastelor induse de BMP nu numai in vitro, ci și in vivo, mecanismul fiind posibil protecția factorilor de creștere împotriva degradării și o inhibare a antagoniștilor BMP (Zhao și colab., 2006). Pentru cantități mai mici de BMP care ar putea fi imobilizate pe acoperiri bidimensionale ale implanturilor de titan, situația este diferită. Aici nici un efect BMP nu a putut fi văzut (Schliephake și colab., 2009), sau unul dăunător. În mandibula minipig, contactul implantului osos pentru colagen / CS a fost de 40%, dar pentru colagen/CS/BMP-4 doar 27% (Stadlinger și colab., 2007, 2008b). Acest lucru indică faptul că, pentru a utiliza gama completă de potențial aECM poate oferi, încă mai trebuie învățat multe despre modul în care componentele ECM și factorii solubili interacționează între ei, precum și cu celulele și proteinele țesutului gazdă în procesul de vindecare.

un alt aspect este angiogeneza. Gagurile au fost descrise pentru a juca un rol în inducerea și promovarea acestuia, ceva de o importanță capitală, în special în construcțiile tridimensionale. Aici biomaterialele sunt de interes care pot codifica indicii matricelulare care reglează și sporesc progresia vasculară prin reproducerea interacțiunii naturale existente între matrice, celule și factorii angiogeni. Într-un model de șobolan, matricile de colagen atât cu HS, cât și cu heparină au prezentat angiogeneză îmbunătățită față de colagen singur (Pieper și colab., 2000b; Steffens și colab., 2004), dezavantajul fiind că această creștere a vascularizării a fost doar la periferie și probabil tranzitorie (Pieper și colab., 2002). Acest lucru ar putea fi depășit prin adăugarea de factori de creștere: VEGF a crescut în continuare potențialul angiogen al matricelor de colagen/heparină (Steffens și colab., 2004) și bFGF în combinație cu colagen/HS au dus la schele care au rămas vascularizate pe toată matricea în timpul unei perioade de implantare de 10 săptămâni. În plus, au dezvăluit un răspuns tisular intens și prelungit și au promovat considerabil generarea de țesut nou (Pieper și colab., 2002). Cel mai interesant fapt aici este că adăugarea bFGF la matricea de colagen a avut același efect tranzitoriu și periferic ca matricea de colagen/HS fără factorul de creștere, indicând faptul că nu numai că HS afectează direct angiogeneza, dar că poate funcționa sinergic cu bfgf. Includerea HyA în locația specifică a matricei poate fi de interes suplimentar, deoarece creșterea HyA în schelele de colagen funcționează într-un mod opus HS și heparinei, inhibând germinarea, iar combinația ar putea fi astfel utilizată pentru a direcționa creșterea vaselor (Borselli și colab., 2007).