МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Стоматология:
Стоматология
Анатомия полости рта
Детская и подростковая стоматология
КТ, МРТ, УЗИ полости рта и ЧЛХ
КЛКТ, КТ, рентген в имплантологии
Ортодонтия:
Ортодонтия
Высота окклюзии
Мини-имплантаты
Ортопедия:
Высота окклюзии
Протезирование коронками
Протезирование мостовидными протезами
Реставрация передних зубов
Штифтовые культевые конструкции (ШКК)
Пародонтология:
Пародонтология
Пластическая хирургия десны
Трансплантация кости (костная пластика)
Терапевтическая стоматология:
Терапевтическая стоматология
Реставрация передних зубов
Штифтовые культевые конструкции (ШКК)
Эндодонтия (эндодотическое лечение)
Хирургическая стоматология:
Хирургическая стоматология
Имплантология
Пластическая хирургия десны
Трансплантация кости (костная пластика)
Форум
 

Новые технологии в увеличении объема альвеолярного гребня челюсти

а) Факторы роста. Подходы к заживлению ран с использованием факторов роста для увеличения объема костей значительно улучшили область восстановительной пародонтальной медицины. Основным направлением исследований пародонта было влияние фактора роста тканей на регенерацию костей и тканей (Giannobile, 1996; Anusaksathien, Giannobile, 2002; Nakashima, Reddi, 2003; Raja et al., 2009).

Достижения в области молекулярного клонирования сделали доступными неограниченное количество рекомбинантных факторов роста для применения в тканевой инженерии. Известно, что рекомбинантные факторы роста, способствующие заживлению ран кожи и кости, такие как PDGF (Rutherford et al., 1992; Giannobile et al., 1994; Camelo et al., 2003; Ojima et al., 2003; Nevins et al., 2005; Judith et al., 2010), IGF (Lynch et al., 1991; Giannobile et al., 1994, 1996; Howell et al., 1997), FGF (Terranova et al., 1989; Sigurdsson et al., 1995; Giannobile et al., 1998; Takayama et al., 2001; Murakami et al., 2003) и BMP (Gao et al., 1995; Wikesjo et al., 2004; Huang et al., 2005), были использованы в доклинических и клинических исследованиях (Jung et al., 2003; Fiorellini et al., 2005; Nevins et al., 2005).

В настоящее время два клинических рекомбинантных белка используют для усиления и стимуляции регенерации беззубого альвеолярного гребня — ВМР-2 и PDGF-BB.

б) Биологические эффекты тромбоцитарного фактора роста. PDGF — член полифункционального полипептидного семейства, которое связывается с двумя рецепторами тирозинкиназы клеточной мембраны (PDGF-Rα и PDGF-R β) и впоследствии оказывает биологическое воздействие на клеточную пролиферацию, миграцию, синтез внеклеточного матрикса и антиапоптоз (Kaplan et al., 1979; Seppa et al., 1982; Heldin et al., 1989; Rosenkranz, Kazlauskas, 1999).

Рецепторы PDGF-α и PDGF-β экспрессируются в регенерирующих мягких и твердых тканях пародонта (Parkar et al., 2001). Кроме того, PDGF инициирует клеточный хемотаксис (Nishimura, Terranova, 1996), митогенез (Oates et aL, 1993), синтез матрикса (Haase et al., 1998) и прикрепление тканей (Zaman et al., 1999). Более важен тот аспект, что применение PDGF in vivo само по себе или в сочетании с IGF-1 усиливает восстановление минерализованной ткани (Lynch et al., 1989, 1991; Rutherford et al., 1992; Giannobile et al., 1994, 1996).

PDGF оказывает значительное регенеративное воздействие на клетки пародонтальных связок, а также на остеобласты (Matsuda et aL, 1992; Oates et al., 1993; Marcopoulou et al., 2003; Ojima et al., 2003).

в) Биологические эффекты костных морфогенетических белков. Костные морфогенетические белки (BMP) представляют собой многофункциональные полипептиды, принадлежащие к суперсемейству белков TGF-β (Wozney et al., 1988). Геном человека кодирует по меньшей мере 20 костных морфогенетических белков (Reddi, 1998). BMP связываются с рецепторами типа I и II, которые функционируют как серин-треонинкиназы.

Протеинкиназа рецептора типа I фосфорилирует внутриклеточные сигнальные субстраты, называемые Smads (Sma-ген у Caenorhabditis elegans и Mad-ген у Drosophila). Фосфорилированные BMP (сигнальные Smads) попадают в ядро и инициируют образование других костных матриксных белков, что приводит к морфогенезу кости. Самая замечательная особенность BMP — их способность вызывать эктопическое формирование кости (Urist, 1965).

BMP не просто служат мощными регуляторами хрящевого и костного формирования во время эмбрионального развития и регенерации в послеродовой жизни, а участвуют в развитии и восстановлении других органов, таких как мозг, почки и нервы (Reddi, 2001).

Исследования продемонстрировали экспрессию BMP во время развития зуба и восстановления пародонта, включая альвеолярную кость (Aberg et al., 1997; Amar et al., 1997). Экспериментальные исследования на животных показали потенциальную репарацию альвеолярных костных дефектов с использованием rhBMP-12 (Wikesjo et aL, 2004) или rhBMP-2 (Lutolf et al., 2003; Wikesjo et aL, 2003). В клиническом исследовании rhBMP-2, доставленный биорезорбируемой коллагеновой губкой, способствовал значительному образованию кости в модели дефекта щечной стенки альвеолы у человека после удаления зуба по сравнению с коллагеновой губкой (Fiorellini et aL, 2005).

Кроме того, ВМР-7, также известный как остеогенный белок-1, стимулирует регенерацию кости вокруг зубов и остеоинтеграцию дентальных имплантатов, а также в процедурах поднятия дна верхнечелюстной пазухи (Rutherford et al., 1992; Giannobile et al., 1998; van den Bergh et al., 2000).

г) Клеточная терапия. Клетка служит центром для нового роста и дифференцировки тканей. В регенеративной медицине, основанной на клеточном росте, клетки доставляются в дефектный участок в целях улучшения процесса регенерации (Мао et al., 2006). Подходы доставки клеток используют для ускорения регенерации беззубых альвеолярных гребней с помощью двух основных механизмов: использования клеток в качестве носителей для доставки ростовых или клеточных сигналов и обеспечения клеток, способных дифференцироваться в несколько типов клеток, для ускорения регенерации.

Использование клеток в качестве носителей для доставки факторов роста может стимулировать процесс эндогенной регенерации (Discher et al., 2009). Эту стратегию интенсивно исследовали как при мягкотканной, так и при твердотканной пародонтальной регенерации. За последние несколько лет резко возросло количество исследований стволовых клеток, широко изучалось влияние этих клеток на заживляющий и регенеративный потенциал.

Мезенхимальные стволовые клетки (MSC) самовосстанавливаются и могут дифференцироваться в различные типы клеток, которые образуют мезенхимальные и соединительные ткани (Pittenger et al., 1999; Мао et al., 2006). Стромальные клетки костного мозга широко изучены вследствие своей доступности. Эти клетки были первоначально выделены и описаны более 50 лет назад на основании их способности прикрепляться к пластиковым субстратам планшетов для культивирования клеток (Becker et al., 1963).

С тех пор этот простой протокол широко использовали для забора MSC из многих тканей, таких как жировая ткань, мышцы, печень, поджелудочная железа и хрящ (Ward et al., 2010). MSC имеют огромный потенциал в регенеративной медицине из-за их мультипотентности и способности формировать самые разнообразные ткани. Что касается техники тканей пародонта, стволовые клетки можно отбирать как вне полости рта, так и внутри, а затем подвергать методам обогащения и размножения.

В этом контексте было изучено несколько источников стволовых клеток для лечения и регенерации беззубого альвеолярного гребня (Huang et al., 2009). Существует большой потенциал использования источников MSC вне полости рта для трансплантации в полость рта и черепно-лицевые структуры (Noth et al., 2010; Ward et al., 2010).

Показано также, что стромальные клетки костного мозга способствуют заживлению кости и остеоинтеграции имплантатов (Bueno, Glowacki, 2009). В серии исследований Yamada и соавт. (2004) использовали комбинацию богатой тромбоцитами плазмы крови в качестве аутологичного каркаса со стромальными клетками костного мозга in vitro для усиления остеогенеза в области дентальных имплантатов. Это аутогенное инъекционное лечение кости привело к более высоким уровням краевой кости, лучшему контакту с костными имплантатами и увеличению плотности кости по сравнению с контролем.

Недавно клетки, забранные из костного мозга, были направлены вниз по каналам MSC с помощью однопроходного перфузионного процесса, чтобы стимулировать регенерацию кости в лунки удаленного зуба и при поднятии дна верхнечелюстной пазухи (Kaigler et al., 2010).

Подобно тому, как ПС необходима для остеогенеза и цементирования во время развития и ремоделирования, клетки, полученные из этой ткани, необходимы для соответствующего заживления при травме (Shimono et al., 2003). Трансплантация клеток ПС показала возможность регенерации альвеолярной кости in vivo (Nakahara et al., 2004).

Помимо доставки стволовых клеток, были разработаны другие стратегии терапии на основе клеток, опирающиеся па концепции, что трансплантированные клетки будут способствовать регенерации путем секреции факторов роста через ауто- и паракринный пути. Показано, что аллогенные фибробласты крайней плоти могут быть безопасными и способными стимулировать образование кератинизированной десны при десневых дефектах с рецессией (Nevins et al., 2005).

Сообщается, что тканевая инженерия живой клеточной конструкции, состоящей из жизнеспособных кератиноцитов новорожденных и фибробластов, достигла сопоставимого клинического результата с трансплантатом десны (McGuire et al., 2008) и сильным потенциалом для продвижения тканевой регенерации через стимуляцию ангиогенных сигналов (Morelli et al., 2011).

Эти исследования поддерживают использование данного подхода в плане доставки важных сигналов для стимулирования регенеративного процесса и иллюстрируют значительный потенциал клеточной терапии в отношении формирования различных тканей пародонта.

д) Каркасные матрицы для доставки клеток и генов. Каркасные матрицы используют в тканевой инженерии для создания среды, в которой пространство создается и поддерживается в течение определенного периода времени для роста клеток и тканей. Эти матрицы служат трехмерными матричными структурами для физической поддержки и облегчения регенерации тканей пародонта в сочетании с клеточной или генной инженерией тканей. За последние два десятилетия каркасные матрицы были разработаны, изучены и использованы. Предложено несколько фундаментальных требований к конструкции каркаса (Murphy, Mooney, 1999). Применительно к тканевой инженерии каркасные матрицы:
1) должны обеспечивать трехмерную архитектуру, которая поддерживает желаемый объем, форму и механическую прочность;
2) иметь значительную пористость и высокое соотношение поверхности и объема с хорошо взаимосвязанной открытой пористой структурой, что способствует хорошей плотности заселения и включает биоактивные молекулы;
3) быть биосовместимыми;
4) деградировать с контролируемой скоростью и структурой, что обеспечивает достаточную поддержку до тех пор, пока дефекты ткани не будут полностью устранены.

Трансплантацию клеток можно проводить с помощью тканевых инженерных каркасов (Murphy, Mooney, 1999), которые обеспечивают адгезию и закрепление взаимодействующих стволовых клеток, чтобы контролировать представление мест адгезии, тем самым улучшая выживаемость и участие клеток (Alsberg et al., 2003; Davis et al., 2005). С помощью аналогичных подходов к клеточной терапии обширные реконструкции становятся более предсказуемыми, о чем свидетельствует регенерация нижней челюсти, сформированной у пациента, с использованием металлического и полимерного каркаса, заселенного стволовыми клетками и BMP (Warnke et al., 2004).

Биоактивные молекулы, например факторы роста, могут также инкапсулироваться в напоили микрочастицы, которые внедряются в матрицы для облегчения их длительного высвобождения, тем самым стимулируя формирование ткани. Другие подходы с использованием каркасов включают подражание нитям стволовых клеток для регулирования пролиферации, дифференцировки и рассеивания дочерних клеток в окружающие ткани или привлечения полезных клеток к желаемому анатомическому участку (Discher et al., 2009).

Технологии изготовления каркасов, применяемых для тканевой инженерии пародонта, включают обычные серийные каркасы (например, твердые частицы), инъекционные каркасы, которые адаптированы или введены в пародонтологический дефект, и новые конструкции для изготовления 3D-каркасов, которые строят таким образом, чтобы вписать в дефект.

е) Сборные каркасные матрицы. Обычные каркасы, используемые для регенерации ткани in vivo, изготавливают заранее. Описано много методик производства как натуральных, так и синтетических полимерных каркасов. Естественные каркасы включают аутотрансплантаты, аллотрансплантаты и ксенотрансплантаты. Аллопласты и другие полимеры представляют собой синтетически модифицированные материалы, состоящие из биоактивных молекул, которые выполняют функцию, аналогичную функции естественных каркасов.

1. Естественные каркасы. Существует много естественных каркасов, используемых для применения в тканевой инженерии. Лиофилизированный костный аллотрансплантат представляет собой минерализованный костный трансплантат, который предположительно способствует остеоиндуктивной и остеокондуктивной регенерации кости, хотя сообщения о его регенеративной эффективности разнятся (Altiere et al., 1987; Dragoo, Kaldahl, 1983; Goldberg, Stevenson, 1987). В препаратах аллотрансплантата отмечены различный регенерационный потенциал и остеоиндуктивная способность в разных банках костных трансплантатов (Shigeyama et al., 1995; Schwartz et al., 1996).

Тем не менее лиофилизированный костный аллотрансплантат представляется практическим материалом для регенерации прикрепления ПС. Ксеногенные трансплантаты демонстрируют физическое и химическое сходство с костным матриксом человека, и они хорошо работают при репарации клеток пародонта и связанной с имплантатом кости (Nevins et al., 2006). Белок с депротеинизированной костью обладает остеокондуктивными свойствами (Hammerle et al., 1998).

2. Искусственные биомиметические полимерные каркасы. Синтетические полимеры широко изучали как системы доставки при генной терапии, поскольку легче модифицировать их свойства, например, контролируя их макроструктуру и время деградации, по сравнению с естественными каркасами (Jang et al., 2004). Кроме того, можно контролировать механизм высвобождения и продолжительность воздействия биоактивных молекул, таких как факторы роста (Ramseier et al., 2006).

Действуя в качестве локализованного генного депо, искусственные полимерные каркасы обладают способностью поддерживать терапевтический уровень кодируемых белков, что ограничивает нежелательные иммунные реакции и потенциальные побочные эффекты (Ghali et al., 2008).

Полимерам, таким как поли- (молочно-когликолевая кислота), уделяют существенное внимание вследствие их превосходных свойств в отношении инкапсулирования генов (Mundargi et al., 2008). Микросферы с молочно-ко-гликолевой кислотой использовали для доставки антибиотиков в качестве окклюзионной мембраны для управляемой регенерации ткани, в качестве носителя фактора роста для восстановления пародонта, а также для инженерии цемента и сложных структур зубов (Williams et al., 2001; Kurtis et al., 2002; Young et al., 2002; Jin et al., 2003; Cetiner et al., 2004; Moioli et al., 2006).

Однако в то время как системы микросфер продемонстрировали многообещающие результаты, новые подходы к микротехнологиям сегодня фокусируются на наноразмерных частицах (Agarwal, Mallapragada, 2008). Нанотехнология привлекает много внимания к терапевтическому агенту и доставке генов, и в ряде исследований и обзоров были описаны ее вклад и способность решать проблемы современной регенерационной терапии (Agarwal, Mallapragada, 2008; Mundargi et al., 2008; Sanvicens, Marco, 2008).

Наномасштабная фибриллярная структура коллагена демонстрирует многообещающие эффекты для клеточной биологической активности и предоставляет потенциал как синтетический полимерный каркас, который имитирует нановолоконную структуру коллагена (Woo et al., 2007). Кроме того, в недавнем исследовании разработаны макропористые полимерные каркасы с изменяющейся архитектурой пор, чтобы улучшить среду для индукции клеточной активности и обеспечить проведение 3D-регенерации (Wei, Ма, 2009). Каркасная доставка может обеспечить подходящую среду для клеток-мишеней и тканей, а также контролировать динамическое высвобождение захваченных биопрепаратов. Однако пародонтальная терапия, основанная на этих системах, остается пока в зачаточном состоянии.

Использование гиалуроновой кислоты в области зубов восстанавливает пародонтальные дефекты, переносит и доставляет факторы роста, такие как BMP и FGF-2 (Wikesjo et al., 2003). Недавнее исследование in vitro показало, что комбинированный каркас гиалуроновой кислоты и коллаген служат подходящей средой для роста клеток пародонтальных связок человека и, следовательно, создают потенциал для тканей пародонта (Wang et al., 2009).

Неорганические материалы на основе фосфата кальция также использовали в качестве систем доставки. Такие материалы, как β-ТСР, являются синтетическими каркасами, которые можно использовать для восстановления костных дефектов вокруг зубов или зубных имплантатов, применяя в качестве замены кости или носителя для доставки фактора роста (Gille et al., 2002).

Гидрогели, образованные сшиванием или самосборкой из множества природных или синтетических гидрофильных полимеров для создания структур, содержащих более 90% воды, получают из природных материалов, таких как коллагеновый хитозан, декстран, альгинат или фибрин. Они благоприятны для тканевой инженерии из-за их способности взаимодействовать с клетками при контролируемой деградации (De Laporte, Shea, 2007; Moioli et al., 2007; Agarwal, Mallapragada, 2008).

ж) Компьютерные приложения в дизайне и изготовлении каркаса. Компьютерные приложения в тканевой инженерии — одна из самых последних разработок в области проектирования каркасов и их изготовления для доставки клеток и генов (Не et al., 2010). Этот тип технологии, основанный на изображениях, применяли в целях определения виртуальных 3D-моделей для хирургического планирования с использованием данных компьютерной (КТ) и магнитно-резонансной (МРТ) томографии.

В частности, в тканевой инженерии данные КТ или МРТ используют для определения трехмерной анатомической геометрии дефекта, а затем в целях создания шаблона для каркаса на глобальном анатомическом уровне. Этот трехмерный печатный каркас, так как он изготовлен из 3D-модели, точно заполнит пространство дефектов. Более того, архитектура каркаса может быть определена для разработки гетерогенной внутренней структуры таким образом, чтобы создавать специфические для данного участка изменения в пористых микроструктурах и топографии поверхности каркасов, изменяя тем самым материальные и биологические свойства в конкретных областях каркаса, таких как размер, проницаемость и ориентация клеток (Hollister et al., 2002).

з) Перспективы. Тканевая инженерия оказывает важное влияние на регенерационную терапию кости. Использование клеточной и генной терапии для усиления и направленного заживления пародонтальной раны по более предсказуемому регенеративному пути становится возможным вследствие усилий биоинженерии, направленных на разработку терапевтической системы для стимулирования восстановления кости (Rios et al., 2011). В настоящее время широко изучают и изготавливают различные новые системы каркасов, которые демонстрируют новые возможности для решения задач современной регенеративной терапии.

Однако остаются многочисленные проблемы. Главное препятствие заключается в том, чтобы максимизировать полезность клеток/генов, доставляемых в пассивную или рекомендуемую среду, где есть условия, необходимые для типа клетки, но в которой очень мало биологических сигналов, чтобы стимулировать нормальное функционирование клетки (Ramseier et al., 2005). Необходимо также преодолевать и другие препятствия, такие как идентификация источников клеток и клинически значимого их количества, интеграция новых клеток в существующие матриксы тканей и достижение функциональных свойств эквивалентов тканей с использованием расширенного спектра биоматериалов.

Необходимы также практические и нормативные требования, прежде чем технологии клеточной и генной передачи можно будет применять в клинической практике.

В совокупности методы на основе клеточной, каркасной и генной терапии взаимодействуют и дополняют друг друга, повышая потенциал для восстановления функций и структуры ткани предсказуемым образом (рис. 11, 12).

Новые технологии в увеличении объема альвеолярного гребня челюсти
Рисунок 11. Новые технологии для устранения дефектов альвеолярного гребня. Достижения науки позволяют интегрировать клеточную терапию и новые технологии изготовления каркасов. Эти многообещающие возможности могут улучшить предсказуемую быструю регенерацию тканей и в конечном счете результат имплантологического лечения. Стволовые клетки, отобранные как вне, так и внутри полости рта, представляют собой жизнеспособный и доступный источник, из которого можно отбирать и расширять полипотентные колонии. Адекватную плотность клеток можно было бы достичь in vitro в контролируемой среде и сделать доступной. Полученные на основе 3D-изображений каркасы становятся неотъемлемым компонентом регенеративной медицины. Определенная опорная структура позволяет управлять соответствующими клетками и белками, а также создать механически компетентную среду
Новые технологии в увеличении объема альвеолярного гребня челюсти
Рисунок 12. а — Объемная визуализация с помощью конусно-лучевой компьютерной томографии дефицита альвеолярного гребня. Компьютерная томография обеспечивает надежные данные оцифрованного изображения, которые подходят для оценки дефектов минерализованной ткани; б — настраиваемая конструкция каркаса; в — многослойный дизайн. На основании данных 30-изображения разработана конструкция каркаса с использованием системы автоматизированного проектирования. Топографию каркаса можно использовать для усиления или модуляции включения клеток/тканей; г — усовершенствованная топография каркаса

Ожидают, что в будущем расширится использование биоактивных молекул, таких как BMP и PDGF, для ускорения и повышения заживляющего потенциала дефектов, что приведет к более быстрым, легким и прогнозируемым результатам лечения. Успех и будущее пародонтальной регенеративной терапии должны быть подкреплены пониманием и умением распознавать клинические ситуации, которые выиграют от использования одной или нескольких интегрированных новых технологий.

и) Резюме. В целом процедуры наращивания альвеолярного гребня становятся все более предсказуемыми. Правильный выбор и применение существующих методик и биоматериалов служат ключевыми факторами, определяющими приживляемость имплантатов. В настоящее время исследования в области передовой костной трансплантации направлены на преодоление технических и биологических ограничений в отношении имплантации. Использование новых биологических материалов для каркасов, биоактивных молекул и передовых хирургических методов формирует потенциал в создании увеличенного объема и предсказуемости наращения кости при лечении сложных дефектов. Только путем дальнейших исследований и разработок в области изготовления каркасов, наряду с клеточной и генной терапией, тканевая инженерия продолжает развиваться.

- Также рекомендуем "Варианты решения проблемы недостатка кости в дистальном отделе верхней челюсти при имплантации"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 19.12.2022

Оглавление темы "Костно-пластические операции пародонта.":
  1. Плюсы и минусы установки зубного имплантата через 12-16 недель после удаления зуба с заполнением лунки костно-пластическим материалом
  2. Плюсы и минусы установки зубного имплантата через 16 недель с заживлением альвеолярного отростка после удаления зуба
  3. Советы по выбору срока (времени) установки зубного имплантата
  4. Принципы регенерации и заживления альвеолярной кости челюсти
  5. Показания и противопоказания для увеличения объема альвеолярного гребня челюсти
  6. Выбор материала для увеличения объема альвеолярного гребня челюсти
  7. Результаты увеличения объема альвеолярного гребня челюсти
  8. Новые технологии в увеличении объема альвеолярного гребня челюсти
  9. Варианты решения проблемы недостатка кости в дистальном отделе верхней челюсти при имплантации
  10. Показания, противопоказания и методы поднятия дна верхнечелюстной пазухи латеральным доступом
Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.