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Jun 01, 2023

La capacità di guarigione e il modello di osteogenesi della matrice dentinale demineralizzata (DDM)

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 13140 (2023) Cita questo articolo 195 Accessi Dettagli metriche La matrice dentinale demineralizzata (DDM) è un materiale osteoconduttivo e osteoinduttivo che ha

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13140 (2023) Citare questo articolo

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La matrice dentinale demineralizzata (DDM) è un materiale osteoconduttivo e osteoinduttivo che è stato utilizzato con successo nell'aumento del pavimento del seno e nell'aumento della cresta alveolare in applicazioni cliniche. Rilascia proteine ​​morfogenetiche ossee (BMP) e altri fattori di crescita, rendendo il DDM un materiale da innesto adatto. Tuttavia, le particelle granulari del DDM rendono difficile l’ancoraggio nell’area del difetto osseo. Lo scopo di questo studio era di indagare gli effetti biologici e l’osteoinduttività della combinazione di DDM e colla di fibrina (FG) in un rapporto ottimale sulla guarigione ossea da un difetto osseo critico in un modello animale. La linea cellulare osteoblastica di topo (MC3T3-E1) è stata coltivata in co-coltura con vari rapporti di DDM e FG per esaminare i loro effetti sulla proliferazione e differenziazione degli osteoblasti, come indicato dall'attività della fosfatasi alcalina (ALP), dalla produzione di osteocalcina (OC) e dalla formazione di noduli mineralizzati . Il rapporto ottimale è stato quindi scelto per ulteriori studi con un modello di coniglio difettoso della calotta cranica, in cui sono stati impiantati composti DDM o DDM-FG1 (1 g: 0,1 ml) e DDM-FG2 (1 g: 0,5 ml), oppure sono stati lasciati in bianco per 2, 4, 8 e 12 settimane per studiare la rigenerazione dei tessuti molli e del nuovo osso. Sono state utilizzate analisi micro-CT e istologiche per valutare le proprietà totali dell'innesto in base ai diversi periodi di guarigione. Il risultato degli studi in vitro ha dimostrato che il rapporto di 1:0,1 induce più attività ALP e noduli mineralizzati, mentre il rapporto di 1:0,5 (DDM-FG combinato) induce più osteocalcina (OC) in momenti specifici. Nel modello animale, il volume di nuovo osso 3D in tutti i gruppi di trattamento DDM-FG era significativamente maggiore di quello del gruppo bianco a 2, 4, 8 e 12 settimane. Inoltre, il volume del nuovo osso era maggiore nel DDM-FG2 rispetto agli altri gruppi durante le prime settimane del periodo di guarigione. Nell'analisi istologica, si sono formati grappoli di osteoblasti adiacenti alle particelle DDM e in tutti i gruppi è stato osservato osso neoformato, suggerendo una proprietà osteoinduttiva del DDM. Inoltre, la maggiore sintesi di nuovo collagene osservata a 4 settimane ha suggerito che la guarigione ossea precoce è stata indotta nel gruppo DDM-FG2. Questo studio ha dimostrato che, in un rapporto ottimale, il composto DDM-FG migliora le attività osteogeniche e la rigenerazione ossea.

Nel recente aumento osseo sono stati applicati vari tipi di materiali per innesto osseo. Tra questi materiali, l'osso autologo dimostrato, che dimostra conducibilità, induttività ossea e prestazioni di osteogenesi, è considerato il gold standard del trapianto osseo1. Tuttavia, gli innesti ossei granulari hanno il limite di essere facilmente dispersi e dispersi dal sito impiantato. Una soluzione è combinarli con una membrana barriera per ottenere una funzione di mantenimento dello spazio. Tuttavia, le scelte alternative sono limitate in termini di costi elevati e di aspetti etici. Pertanto, questi inconvenienti hanno portato allo sviluppo di altri sostituti ossei come materiali di innesto alternativi.

Il DDM è un tipo di dentina recentemente utilizzato come materiale per innesto osseo. Si ottiene dai denti estratti dopo essere stati demineralizzati e rappresenta essenzialmente la dentina demineralizzata2,3. Sebbene la matrice dentinale e ossea abbiano strutture diverse, hanno composizioni chimiche simili e possono indurre la formazione ossea in modo altrettanto coerente della matrice ossea4. Sia l'osso che la dentina sono tessuti mineralizzati composti per il 18% circa da collagene (la maggior parte è collagene di tipo I), per il 2% da proteine ​​non collageniche (NCP) e per il 70% da idrossiapatite (HA). Il DDM può rilasciare diversi fattori di crescita, come le proteine ​​morfogenetiche ossee (BMP), il fattore di crescita dell’endotelio vascolare (VEGF), il fattore di crescita insulino-simile (IGF), il fattore di crescita trasformante β (TGF-β) e il fattore di crescita basico dei fibroblasti. FGF)5,6. Le BMP sono i fattori di crescita che inducono l'osso più efficaci, appartenenti alla superfamiglia dei TGF-β, che sono citochine multifunzionali. Le BMP possono indurre in modo significativo le diverse fasi del processo di guarigione ossea come la fase infiammatoria, l'angiogenesi, la formazione del callo e il rimodellamento osseo7. Il VEGF migliora l'angiogenesi attraverso effetti induttori nelle cellule endoteliali8. Il TGF-β1 può indurre la formazione di nuovo osso nel modello animale con difetti ossei9 e induce in modo cooperativo la differenziazione osteogenica con le BMP10. Questi fattori di crescita identificati svolgono un ruolo cruciale nel promuovere la migrazione cellulare nella regione del difetto osseo, la proliferazione e la differenziazione per formare osteoblasti che sintetizzano l'osso11, oltre a promuovere l'angiogenesi.