kollagen typ 1
2.8.8.3 glykosaminoglykaner
liksom kollagen typ i matriser, de som består av kollagen/glykosaminglykaner har studerats i en mängd olika experiment. De flesta matriser är tvärbundna, vilket fördröjer resorption och bevarar ställningsintegritet under en längre tid (Pieper et al., 2000b). Huruvida tvärbindning används beror således på applikationen och den tid som anses nödvändig för att ställningen eller beläggningen ska förbli in situ. Speciellt för beläggningar minskar detta behovet av tvärbindning, eftersom bevarandet av en tredimensionell, porös struktur inte är ett problem här, och de flesta experiment indikerar att effekten av beläggningar är relativt tidig.
bland glykosaminoglykanerna upptar hyaluronsyra en något separat position. På grund av dess osulfaterade tillstånd är det liten interaktion med tillväxtfaktorer eller andra ECM-komponenter; den huvudsakliga effekten av HyA är via dess storlek (se även Avsnitt 2.8.3). Det finns några applikationer som en dermal substitut, där kollagen/HyA membran visade sig ha en god kompatibilitet och låg irritabilitet (Koller et al., 2000), men i de flesta fall användes sulfaterade GAGs.
om GAGs kombineras med kollagenmatriser finns det en mängd olika effekter, såsom att påverka inflammationsprocessen och främmande kroppssvar, en observation som har rapporterats upprepade gånger. Hos råttor hjälper både CS och HS i kombination med kollagen genereringen av ny värdvävnad med endast ett övergående inflammatoriskt svar och en reducerad främmande kroppsreaktion (Pieper et al., 2000b), och aktiviteten hos makrofager rapporterades vara markant reducerad runt kollagen/CS-beläggning av Titan (Rammelt et al., 2007).
i den osseösa integrationen av implantat, inklusive GAGs, har också lett till positiva resultat, även om mekanismerna kan förväntas vara något annorlunda. Kollagen / CS-beläggningar befanns konsekvent ge högre benvolym och benimplantatkontakt än kollagen enbart för titanimplantat i både den juvenila och vuxna minipig-underkäken (Stadlinger et al., 2008c); återigen var dessa effekter i den tidiga fasen och utjämnades efter 2 månader (Stadlinger et al., 2009). Intressant nog var extraktionsmomentet för kollagen/CS-implantat i fårtibia i regionen hydroxylapatitbeläggningar (1153 vs 1088 Nmm för kollagen / CS) och högre än kollagen (900 Nmm) trots att skillnaderna i benapposition efter 2 månader inte längre var signifikanta (Ferguson et al., 2008).
beläggningar av kollagen med låg sulfaterad sHyA ökade också signifikant benvolymdensiteten jämfört med den obelagda kontrollen efter 8 veckors nedsänkt läkning; intressant visade en ökad GAG-sulfationsgrad (högsulfaterad sHA) inte en jämförbar ökning (Stadlinger et al., 2012). Uppenbarligen är de låga sulfationsnivåerna av CS-och sHyA-derivat fördelaktiga för peri-implantatbenbildning, medan en högre sulfateringsgrad har en skadlig effekt. De exakta effekterna av kollagen-CS och kollagen-sHyA in vivo är emellertid fortfarande inte upplysta och kräver ytterligare undersökningar.
på cellnivå, både för kollagen och ännu mer för kollagen/CS var det ett snabbare utseende av relevanta celltyper jämfört med obelagda, gridblästrade implantat och osteoblastisk differentiaton såväl som osteoblastaktivitet ökades både runt kollagen (Sverzut et al., 2012) och kollagen/CS (Rammelt et al., 2007). Detta resulterar i en signifikant förbättrad benremodellering i de tidiga stadierna av benläkning, vilket återspeglas i bentransplantatkontakten efter 4 veckor: 89% för kollagen/CS, 76% för kollagen och 62% för obelagda implantat (Rammelt et al., 2006). Dessutom reducerades makrofag-och osteoklastaktiviteten markant runt kollagen/CS-beläggningar i en råttmodell, vilket överensstämmer med observationerna i angiogena studier (Rammelt et al., 2007). Effekten av ytopografi och djurmodell illustreras av det faktum att i foxhound-underkäken, för bearbetade och syraetsade titanprover, förstärktes bentransplantatkontakten av kollagen/CS-beläggningar i båda fallen, men skillnaderna var signifikanta endast för de bearbetade ytorna (Schliefake et al., 2009).
användningen av tillväxtfaktorer vid vävnadsregenerering har gett upphov till utvecklingen av ett antal bärare, men en signifikant nackdel kvarstår det faktum att mycket höga mängder tillväxtfaktor måste användas för att uppnå önskade effekter. Mindre mängder som kan uppnås genom adsorptivt immobilisering till exempel BMP-2 till kollagenbeläggningar har ofta ingen signifikant effekt in Vivo (Schliefake et al., 2005), även om cellodlingsresultat har varit lovande. Detta är verkligen en aspekt där införandet av matriskomponenter som är kända för att interagera med tillväxtfaktorer kan vara till nytta, och gykosaminoglykaner har beskrivits för att interagera med tillväxtfaktorer. Att använda matriser som inkluderar dessa komponenter för att förbättra aecm-beläggningarnas förmåga att binda och leverera tillväxtfaktorer är således ett logiskt tillvägagångssätt. För ben fokuserar det mesta av intresset på BMP: erna; BMP-2 och BMP-4 är kända för att inducera benbildning när de frigörs från bärare såsom kollagenfleeces in vivo. Med hjälp av de höga BMP-mängderna som är nödvändiga för att inducera ett svar (Dessa är vanligtvis i ACG-intervallet) förbättrar kollagen/heparinmatriser BMP-inducerad osteoblastdifferentiering inte bara in vitro utan också in vivo, mekanismen är eventuellt skyddet av tillväxtfaktorerna från nedbrytning och en hämning av BMP-antagonister (Zhao et al., 2006). För lägre BMP-mängder som kan immobiliseras på tvådimensionella beläggningar av titanimplantat är situationen en annan. Här kunde antingen ingen BMP-effekt ses (Schliefake et al., 2009), eller en skadlig. I minipig-underkäken var benimplantatkontakten för kollagen/CS 40%, men för kollagen/CS/BMP-4 endast 27% (Stadlinger et al., 2007, 2008b). Detta indikerar att, för att utnyttja det kompletta utbudet av potentiella aECM kan erbjuda, fortfarande mycket behöver läras om hur ECM-komponenter och lösliga faktorer interagerar med varandra såväl som med celler och proteiner i värdvävnaden i läkningsprocessen.
en annan aspekt är angiogenes. GAGs har beskrivits för att spela en roll för att inducera och främja det, något av största vikt, särskilt i tredimensionella konstruktioner. Här är biomaterial av intresse som kan koda matricellulära signaler som reglerar och förbättrar vaskulär progression genom att reproducera det naturliga samspelet mellan matris, celler och angiogena faktorer. I en råttmodell visade kollagenmatriser både med HS eller heparin förbättrad angiogenes över kollagen ensam (Pieper et al., 2000b; Steffens et al., 2004), nackdelen är att denna ökning av vaskularisering endast var i periferin och förmodligen övergående (Pieper et al., 2002). Detta kan övervinnas genom tillsats av tillväxtfaktorer: VEGF ökade ytterligare den angiogena potentialen hos kollagen / heparinmatriser (Steffens et al., 2004) och bFGF i kombination med kollagen/HS resulterade i byggnadsställningar som förblev vaskulariserade genom matrisen under en implantationsperiod på 10 veckor. Dessutom avslöjade de ett intensivt och långvarigt vävnadssvar och främjade avsevärt genereringen av ny vävnad (Pieper et al., 2002). Det mest intressanta faktumet här är att tillsats av bFGF till kollagenmatrisen hade samma övergående och perifera effekt som kollagen/HS-matrisen utan tillväxtfaktorn, vilket indikerar att inte bara HS direkt påverkar angiogenesen utan att den kan fungera synergistiskt med bFGF. Inklusive HyA i specifik matrisplats kan vara av ytterligare intresse, eftersom ökande HyA i kollagenställningar fungerar på ett sätt som är motsatt HS och heparin, hämmar spridning, och kombinationen kan således användas för att rikta kärltillväxt (Borselli et al., 2007).
