Abstrakt

Poly(kyselina mléčná a glykolová) neboli PLGA je biologicky odbouratelný polymer používaný v široké škále lékařských aplikací. Konkrétně jsou materiály PLGA vyvíjeny také pro dentální oblast ve formě scaffoldů, filmů, membrán, mikročástic nebo nanočástic. Membrány PLGA byly studovány se slibnými výsledky, a to buď samostatně, nebo v kombinaci s jinými materiály při postupech hojení kostí. PLGA scaffoldy byly použity k regeneraci poškozených tkání společně s terapií založenou na kmenových buňkách. Existují pádné důkazy o tom, že vývoj mikročástic a nanočástic PLGA může být přínosný pro celou řadu stomatologických oborů, jako je endodontická terapie, zubní kaz, zubní chirurgie, zubní implantáty nebo parodontologie. Cílem tohoto článku byl přehled nejnovějších pokroků v oblasti materiálů PLGA a jejich možného využití v dentální oblasti.

1. Úvod

Poly(kyselina mléčná-ko-glykolová) neboli PLGA je jedním z nejúspěšněji používaných syntetických biodegradabilních polymerů v oblasti medicíny, který byl schválen americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv a Evropskou lékařskou agenturou . Biokompatibilita, biologická odbouratelnost, flexibilita a minimální vedlejší účinky jsou hlavními výhodami při použití tohoto polymeru pro biomedicínské aplikace. Hlavní mechanismy syntézy a rozkladu jsou popsány na obrázku 1. Tato práce podrobně popisuje současné využití PLGA v oblasti stomatologie a vztah mezi různými stomatologickými obory, jako je endodoncie, parodontologie, zubní kaz, zubní chirurgie nebo zubní implantáty, a různými materiály PLGA: membránami, scaffoldy, filmy a nano- nebo mikročásticemi.

Obrázek 1
PLGA, poly(mléčná-ko-glykolová kyselina), syntéza a degradace. Hlavní reakcí používanou k získání PLGA je polymerace s otevřením kruhu a polykondenzace kyseliny mléčné a glykolové. Nejdůležitější mechanismy degradace PLGA zahrnují hydrolýzu, oxidaci a enzymatickou degradaci.

2. PLGA ve stomatologii

Materiály PLGA se osvědčují v široké škále stomatologických aplikací, jak je znázorněno na obr. 2. Používají se mnoha způsoby, od vývoje šroubů pro fixaci kostí , léčby parodontálních patogenů a výroby bukální sliznice nebo při přímých postupech uzavírání dřeně. PLGA lze použít při léčbě parodontu pro lepší lokální podávání antibiotik a snížení systémových vedlejších účinků celkového podávání antibiotik , ve formě PLGA implantátů , disků a dentálních fólií . Také gelové kompozitní tkaniny z PLGA lze použít při regeneraci kostí , neboť vysoce degradovatelné PLGA a gelové netkané textilie SiO(2)-CaO, které byly vystaveny působení simulované tělní tekutiny po dobu 1 týdne, vedly k usazování vrstvy krystalů apatitu na jejich povrchu . Granulovaný kompozit PLGA s gatifloxacinem a b-trikalciumfosfátem je lokálním doručovacím prostředkem při léčbě osteomyelitidy, neboť kompozit dokázal pomalu doručovat gatifloxacin a vykazoval dostatečnou bakteriální aktivitu in vitro proti Streptococcus milleri a Bacteroides fragilis, mikroorganismům zodpovědným za osteomyelitidu. Také po pouhých 4 týdnech implantace se podařilo PLGA s GFLX a βTCP významně snížit zánět a podpořit osteokondukci a vaskularizaci ošetřených míst v králičí dolní čelisti . Sterilizovaný PLGA scaffold je navíc slibným materiálem pro výrobu tkáňového inženýrství bukální sliznice . Kompozity PLGA s biokeramikou lze navíc použít k přímému uzávěru zubní dřeně buď inkorporací růstových faktorů do mikročástic PLGA, nebo přímým uzávěrem zubní dřeně kompozity PLGA mechanicky exponovaných zubů . Při přímém uzávěru pulpy s PLGA však nebyla pozorována žádná tvrdá tkáň a byla zřejmá nekróza pulpy v důsledku nízké adheze PLGA k pulpě, a to i přes biokompatibilitu prokázanou v buněčném testu . Kompozity PLGA s biokeramikou tak zůstávají lepší volbou než samotný PLGA při uzávěru zubní dřeně s lepší tkáňovou odezvou ve srovnání s hydroxidem vápenatým . Slibné výsledky materiálů PLGA naznačují potřebu dalších studií především v oblasti dodávání látek do zubních tkání nebo ohledně schopností uzavírání zubní dřeně, které vykazují kompozity PLGA.

Obrázek 2
Nejběžnější materiály PLGA a jejich použití v oblasti zubního lékařství.

3. PLGA membrány

Různé polymerní bioresorbovatelné membrány se používají v technikách regenerace kostí, protože umožňují jednokrokové postupy, čímž snižují nepohodlí a náklady pacientů a potenciální chirurgické komplikace . Větší regenerace kosti se dosáhne také při použití membrány v parodontální terapii . Vzhledem k tomu byly PLGA membrány studovány se slibnými výsledky , a to buď samostatně, nebo v poslední době v kombinaci s jinými materiály. Tabulka 1 uvádí řadu studií na zvířatech a lidech týkajících se PLGA membrán v zubním lékařství.

Typ PLGA membrán Klinické účely použití Druh Studie
PGA/PLA membrána + deproteinizovaný skot kost Řízená regenerace kostních defektů Lidé
PGA/PLA membrány Periodontologie
(furkace II. třídy)
Člověk
PGA/PLA membrány + hydroxyapatit Periodontologie
(furkace II. třídy)
Člověk
PLGA membrány Kostní defekty distálně od druhých molárů dolní čelisti Člověk
PLGA membrány Řízená regenerace kosti v okolí zubních implantátů Člověk
PLGA membrány Regenerace kosti Psi
PLGA membrána + atelokolagenový gel + rhBMP-2
(rekombinantní lidský kostní morfogenetický protein-2)
Mandibulární řezy Králíci
PLGA membrána + atelokolagenový gel + rhBMP-2
(rekombinantní lidský kostní morfogenetický protein-2)
Mandibulární defekty Králíci
PLGA-fólie roubované dvojvrstvou kyseliny hyaluronové Řízená regenerace kosti Králíci
Kyselina polymléčná-kyselina ko-glykolová-ko–kaprolaktonová membrána Hojení kostí Psi
PLGA membrány Hojení kostí Králíci
PLGA/SiO2 PLGA/TiO2 membrány Hojení kostí Králíci
Tabulka 1
PLGA membrány ve studiích na zvířatech a lidech.

PLGA membrány byly studovány pro regeneraci parodontu. Procedury odstraňování zubního kamene a plánování kořenů s následným umístěním PLGA membrán vedly k významnému klinickému upevnění a přírůstku kosti v defektech distálně od druhých molárů dolní čelisti , zatímco nedávno byla bioaktivní a resorbovatelná PLGA membrána použita v kalváriových defektech pro zlepšení kostního hojení u králíků. Přidání různých účinných látek do PLGA membrán vedlo ke zvýšení výsledků. Takto byla PLGA membrána, která byla potažena atelokolagenovým gelem včetně rhBMP-2 , použita k rekonstrukci transsekcí a defektů dolní čelisti a histologické analýzy naznačují, že PLGA membrána byla postupně absorbována a nahrazena vláknitou pojivovou nebo kostní tkání . Kromě toho byly dvouvrstvé fólie s PLGA štěpem kyseliny hyaluronové úspěšně testovány pro řízenou regeneraci kosti u potkanů, což vedlo k 63,1% pokrytí plochy kostního defektu bez negativních účinků . Kyselina hyaluronová-PLGA byla syntetizována ve formě nanočástic o velikosti 150 nm a následně inkorporována do dvouvrstvého směsného filmu HA-PLGA o velikosti 33 mikronů, který byl plně degradován a zcela absorbován za 12 týdnů . Rovněž byly vyrobeny kombinované makroporézní bioresorbovatelné membrány pro hojení kostí z kombinace kyseliny polymléčné a kyseliny glykolové aε-kaprolaktonu (PLGC) . V šestiměsíční studii na psí dolní čelisti byly použity různé PLGC membrány samotné nebo vyztužené titanem a všechny vykazovaly více kosti než kontroly, i když byly membrány použity samostatně nebo společně s autologní kostí . V nedávných studiích byly použity PLGA membrány ošetřené kyslíkovou plazmou a nanočásticemi SiO2, kterým se v nedávném experimentu na králičí lebce podařilo podpořit neoformaci kosti o 59 % více než samotným PLGA membránám .

Další studie se zaměřily na chování různých membrán in vivo, jako je kolagen, polylaktid/polyglykolidový kopolymer a kopolymer kyseliny citronové. Výsledky neukazují žádné statistické rozdíly mezi těmito membránami . Také membrána PGA/PLA kopolymer polyglykol/kyselina polymléčná vedla k relativně podobným výsledkům ve srovnání s aplikací kolagenových membrán . Navíc nebyly pozorovány žádné statisticky významné rozdíly, když byly místo PLGA membrán použity štěpy pojivové tkáně , což naznačuje, že lepších výsledků bylo dosaženo, když byl k polymerní membráně přidán hydroxyapatit . Nedávná studie na 40 pacientech dospěla k závěru, že PLGA membrána byla schopna úspěšně posoudit regeneraci kosti, ale kontrola vykazovala lepší výsledky při zachování horizontální tloušťky regenerované kosti a odhalila méně komplikací měkkých tkání . Celkově se zdá, že proces přidávání faktorů podporujících tvorbu kosti nebo jiných materiálů do membrán PLGA zlepšuje výsledky regenerace kostní tkáně.

4. PLGA scaffoldy

PLGA scaffoldy se v současné době používají jako samostatné biomateriály, nosiče buněk nebo zařízení pro podávání léčiv . Výzkum v medicíně těží z vývoje PLGA scaffoldů zakládajících mnoho potenciálních aplikací v oblastech, jako je regenerace srdeční tkáně , hojení ran , řízená regenerace kostní tkáně , dodávání růstových faktorů a genů a kultivace kmenových buněk . V posledních letech bylo mnoho úsilí v oblasti inženýrství kostní tkáně věnováno vývoji biodegradabilních scaffoldů s vynikající biokompatibilitou i mechanickými vlastnostmi napodobujícími vlastnosti přirozené kostní tkáně . PLGA scaffoldy byly použity k regeneraci poškozených tkání, například při tvorbě kostí nebo v regenerativní stomatologii, společně s terapií založenou na kmenových buňkách . V tabulce 2 jsou uvedeny studie týkající se použití PLGA scaffoldů při hojení a regeneraci kostí. Tvorby kosti bylo dosaženo pomocí PLGA nosičů inkorporovaných autogenním kostním štěpem nebo různými látkami podporujícími tvorbu kosti, jako je kostní morfogenetický protein-2 BMP-2 nebo simvastatin . Z augmentace alveolárního hřebene, tolik potřebné při léčbě zubními implantáty, by mohly profitovat také materiály PLGA , neboť atrofická místa byla rekonstruována pomocí bioresorbovatelného PLGA, kostního alograftu a osteoindukčního proteinu, jako je rhBMP-2 . U potkanů léčených po extrakci pomocí PLGA/PEG1 byly hnízda výrazně větší, a to již po 4 týdnech implantace . Také PLGA scaffoldy naložené simvastatinem a SDF-1α podporovaly regeneraci kosti významně více než kontroly v myších kalváriových defektech . Přídavek rekombinantních lidských kostních morfogenetických proteinů k PLGA-gelatinovým houbovým scaffoldům navíc vykazoval významně vyšší tvorbu kosti bez imunitních nebo jiných nežádoucích reakcí při augmentaci alveolárního hřebene u psů .

.

Typ PLGA scaffoldu Další látky Použití Studie
PLGA BMP-2
(kostní morfogenetický protein-2)
regenerace kosti kolem zubních implantátů
PLGA PEG1
(prostaglandin E1)
Alveolární hřeben zachování/augmentace
PLGA Simvastatin Tvorba kosti v extrakčních jamkách
PLGA-želatinová houba rhBMP-2
(rekombinantní lidský kostní morfogenetický protein-2)
Alveolární augmentace hřebene
PLGA/kalciumfosfátový cement Přirůstání kosti .
PLGA + autogenní kostní štěp Regenerace kosti kolem implantátů
PLGA/nízký krystalický apatit Regenerace kostí
PLGA/fosforečnany vápenaté Udržování výšky alveolární kosti/zvětšování výšky alveolární kosti pomocí standardních přístupů sinus liftingu
PLGA + beta-trikalciumfosfát Regenerace kosti a cementu
PLGA/CaP (kalciumfosfát) Periodontální regenerace furkačních defektů II. třídy
PLGA + kostní alograft rhBMP-2
(osteoindukční protein)
Alveolární augmentace hřebene
PLGA Simvastatin a
SDF-1α
(stromal cell derived factor-1α)
Regenerace kostí
PLGA/β-trikalcium fosfát Růstový faktor fibroblastů-2 Augmentace kostí
Tabulka 2
Použití PLGA scaffoldů ve stomatologii.

Kompozitní PLGA/CaP scaffoldy byly rovněž použity při postupech regenerace kostí (samostatně nebo v kombinaci s buňkami osteoblastů ). Dvouvrstvý biomateriál PLGA/CaP (fosforečnan vápenatý) byl použit s větší periodontální regenerací u furkačních defektů II. třídy u psů než tradiční flexibilní membrány, přičemž vykazoval větší hodnoty kostního objemu, počtu trabekul a tloušťky trabekul . Kromě PLGA/CaP se jako bioefektivní při tvorbě kosti ukázaly i další kompozity, například PLGA/apatitové scaffoldy a PLGA/β-trikalciumfosfátové scaffoldy . U psů s parodontálními defekty se po ošetření rhGDF-5 naneseným na částice beta-trikalciumfosfátu (beta-TCP) a ponořeným do bioresorbovatelného kompozitu z poly(kyseliny mléčné a glykolové) (PLGA) vytvořilo výrazně více cementu a kosti . Kromě toho byly PLGA scaffoldy samotné nebo v kombinaci s buňkami použity při augmentaci čelistní dutiny. Regenerace kosti bylo dosaženo nasazením mezenchymálních kmenových buněk kostní dřeně nebo kmenových buněk zubní dřeně na PLGA scaffold . Navíc se ukázalo, že PLGA/hydroxyapatitové scaffoldy podporují proliferaci a diferenciaci kmenových buněk . Rovněž byla regenerována kost pomocí PLGA/hydroxyapatitového scaffoldu osazeného dediferencovanými tukovými buňkami nebo PLGA kalciumfosfátového scaffoldu s kmenovými buňkami kostní dřeně . Přidání kmenových buněk kostní dřeně k PLGA kalciumfosfátovému lešení vykazovalo 20krát vyšší tvorbu kosti než samotné lešení .

Polymerní materiály byly použity jako lešení pro vedení zubních kmenových buněk s cílem vytvořit struktury podobné zubům. Materiály PLGA byly použity při regeneraci dentinu nebo k vytvoření struktur podobných dentinu . Výzkumníkům se podařilo nasadit a vypěstovat kmenové buňky zubní dřeně na PLGA scaffoldy a tyto scaffoldy byly transplantovány králíkům a zdálo se, že vytvářejí struktury podobné osteodentinu a také tubulární dvouvrstvé struktury vertikálně uspořádaných paralelních tubulů připomínajících tubulární dentin . Kromě toho PLGA/trikalciumfosfát s buňkami zubních pupenů dal vzniknout tkáním podobným dentinu a pulpě . Kmenové buňky zubní dřeně prasat byly nasazeny na PLGA scaffoldy a byly implantovány do krysích kanálků extrahovaných zubů, které byly umístěny do čerstvých postextrakčních zásuvek mini prasat . Po 10 týdnech implantace histologická analýza prokázala nově vytvořenou organickou matrix důsledně uloženou na stěnách kanálků a přítomnost souvislé vrstvy polarizovaných nebo nepolarizovaných buněk vykazujících sloupcovitou nebo vřetenovitou morfologii . Také stromální buňky z tukové tkáně na PLGA scaffoldu regenerovaly vrstvu kosti, periodontálního vaziva a cementu . Tabulka 3 uvádí hlavní aplikace PLGA scaffoldů v regenerativní stomatologii.

.

.

Typ PLGA scaffoldů Buňky nasazené na scaffoldech Použití Studie
PLGA + fosforečnan vápenatý Buňky získané z kostní dřeně Kosti formace
PLGA Osteoblastové buňky Augmentace čelistní dutiny
PLGA Kmenové buňky kostní dřeně Regenerace kostí
PLGA + fosforečnan vápenatý Kostní dřeň kmenové buňky Regenerace kostí
PLGA + nanohydroxyapatit Buňky zubních pupenů Buněčná proliferace a diferenciace
PLGA/hydroxyapatit Kmenové buňky zubní dřeně Osteoblastická diferenciace
PLGA/hydroxyapatit Dediferencované tukové buňky Uzavírání kostních defektů
PLGA nanovlákna Kmenové buňky zubní dřeně Regenerace kostí
PLGA Adipozitaderivované stromální buňky Regenerace kosti, periodontálního vazu a cementu
PLGA Kmenové buňky zubní dřeně Zubní dřeně/pulp-podobná tkáň
PLGA Kmenové buňky zubní dřeně Struktura podobná zubní dřeni
PLGA + trikalciumfosfát Buňky zubních pupenů Zubní dřeně-podobné a
pulp-podobné tkáně
PLGA + CCN3
(nadměrná exprese nefroblastomu)
Kmenové buňky zubní dřeně Dentinogeneze
Tabulka 3
Použití PLGA scaffoldů v regenerativní stomatologii.

Přestože vykazují slibné výsledky v různých aplikacích, biokompatibilita PLGA scaffoldů je předmětem diskusí. Degradační produkty PLGA (kyselina mléčná a glykolová) mohou snižovat pH v okolních tkáních a způsobovat záněty nebo reakce cizích těles in vivo . Kyselé degradační produkty mají také potenciál inhibovat tvorbu krystalů apatitu , což pravděpodobně vede k nedostatečné osteointegraci. Hydrofobní vlastnosti bioresorbovatelných polyesterů negativně ovlivňují jejich buněčnou adhezi . Kromě toho byly ve snaze omezit zánět a zlepšit biokompatibilitu PLGA do materiálů PLGA se slibnými výsledky začleněny různé částice: titanové nanočástice , tripolyfosfátové nanočástice , demineralizované kostní částice a nanapatitové částice . Také PLGA scaffoldy byly funkcionalizovány fibronektinem a PLGA vlákna byla potažena vrstvou apatitu . Dalším problémem je skutečnost, že aerobní a anaerobní mikroorganismy narozené ve slinách výrazně více adherovaly k PLGA ve srovnání s jinými polymerními (PLLA a PLLA-TCP) scaffoldy. E. faecalis (bakterie přítomná při recidivujících endodontických infekcích) a P. gingivalis (patogen související s parodontitidou) vykazovaly nejvyšší adhezi k PLGA scaffoldu, což zvyšuje obavy z možných infekcí spojených s implantáty .

5 . Mikročástice PLGA

Koncepce používání systémů s prodlouženým uvolňováním na bázi polymerů k udržení terapeutických koncentrací léčiv po delší dobu je přijímána již desítky let . Mikročástice a nanočástice jsou upřednostňovány před jinými metodami v důsledku jejich flexibility při přípravě a použití . Několik lékařských aplikací mikročástic PLGA zahrnuje dodávání genů , protinádorovou terapii a vakcíny . Mikročástice PLGA byly úspěšně studovány v celé řadě stomatologických oborů, jako je endodontická terapie , očkování proti zubnímu kazu , regenerativní stomatologie , zubní chirurgie nebo parodontologie . Také tabulka 4 shrnuje hlavní aplikace mikročástic PLGA ve stomatologii.

.

Oblast Mikročástice PLGA Vloženo s Studie
Endodontická terapie Mikročástice PLGA
s přídavkem zeinu
Amoxicilin
Vakcinace proti zubnímu kazu Mikročástice PLGA
potažené chitosanem
Rekombinantní glukan Streptococcusmutans-.vážícím protein D
zubní regenerace
(terciární dentin)
PLGA mikročástice
v a PLGA/kalciumfosfátový cement
Růstové faktory
Haemostatické zařízení PLGA mikročástice Trombin
periodontální léčba PLGAmikročástice Hydroxyapatit
ofloxacin
PLGA mikročástice chlorhexidin
PDLLA-PLGA mikročástice Růstové a diferenciační faktory
PLGA a poly(epsilon-kaprolakton) Doxycyklin
Regenerace kostí PLGA mikročástice Simvastatin
PLGA mikročástice Alendronát sodný
Implantoterapie PLGA mikročástice Dexametazon
PLGA mikročástice v kolagenové membráně Dexametazon
PLGA mikročástice v
PLGA membráně
VEGF (vaskulární endoteliální růstový faktor)
PLGA mikročástice Insulin
PLGA mikročástice Základní fibroblastový faktor
PLGA mikročástice Fluvastatin
PLGA mikročástice rhBMp-2 (rekombinantní lidský kostní morfogenetický protein-2)
Tabulka 4
Použití PLGA mikročástic ve stomatologii.

V endodoncii byly mikrosféry PLGA a zeinu schopny dodávat amoxicilin ve významných koncentracích do kořenového kanálku a překonat koncentrační hladiny potřebné pro vhodnou endodontickou dezinfekci . Amoxicilin byl zvolen, protože je účinný proti Enterococcus faecalis, mikroorganismu zodpovědnému za endodontické selhání a nejvíce rezistentnímu vůči přípravě kořenových kanálků a intrakanálovým obvazům . PLGA mikrosféry inkorporované rekombinantním Streptococcus mutans glukan-vázajícím proteinem D (rGbpD) mohou navíc dát vzniknout budoucí dentální vakcíně, jak ukazuje studie na imunizovaných potkanech ošetřených PLGA mikrosférami potaženými chitosanem. Růstové faktory inkorporované do PLGA mikrosfér indukují tvorbu terciárního dentinu , zatímco poly(D,L-laktid-ko-glykolid) mikrosféry naložené trombinem vytvořily nové biodegradabilní hemostatické zařízení. Z vlastností řízeného podávání mikročástic PLGA může těžit i parodontologie. Do PLGA nosičů byly inkorporovány a pomalu lokálně uvolňovány nejrůznější látky pro léčbu a regeneraci parodontu: tetracyklin , doxycyklin nebo chlorhexidin . Byly vyrobeny PLGA mikrosféry inkorporované hydroxyapatitem a ofloxacinem, které byly použity jako lokální systém podávání léčiv pro léčbu parodontitidy a vykazovaly dobré výsledky proti S. aureus a E. coli , zatímco PDLLA-PLGA mikročástice naplněné růstovými a diferenciačními faktory dokázaly urychlit osteogenezi, vyzrávání kosti, přeskupení vláken a cementogenezi parodontálního aparátu, a to u maxily potkanů . Regenerace kostí je stomatologickou oblastí, na kterou se soustřeďuje většina studií týkajících se mikročástic PLGA. Intracelulární dodávka estrogenu (pohlavního steroidu, který zvyšuje tvorbu kosti) pomocí kationtových PLGA mikročástic významně zvyšuje osteogenní diferenciaci mezenchymálních stromálních buněk lidské kostní dřeně zlepšením exprese markerů osteogenní diferenciace ALP a Cbfa-1 po 1 a 2 týdnech . PLGA mikrosféry obsahující simvastatin , růstové faktory nebo dexametazon významně zvýšily tvorbu kosti. Také mikročástice PLGA naložené růstovými faktory byly použity pro lepší osteointegraci titanových implantátů, zatímco bifosfonátové mikrosféry PLGA lze v budoucnu použít k léčbě alveolární kostní resorpce . Injekční PLGA mikrosféry obsahující fluvastatin byly vyvinuty ke zvýšení osteogeneze kolem titanových implantátů v tibii potkana a po jednorázové injekci PLGA mikrosféry s fluvastatinem bezpečně stimulovaly tvorbu kosti kolem titanových implantátů a zvýšily mechanické vlastnosti kosti . Po přidání mikročástic PLGA naložených inzulinem se zlepšila biomechanická retence implantátů, jak vyplynulo ze studie na zvířatech na diabetických potkanech I. typu . Kromě toho byly mikročástice PLGA použity pro lepší osseointegraci titanových implantátů také u diabetických potkanů II. typu , protože růstový faktor podobný inzulínu I byl mikročásticemi PLGA pomalu uvolňován po dobu 30-40 dnů a vedl k ukládání kosti kolem rozhraní titanových implantátů . Scaffold inkorporovaný PLGA mikročásticemi naloženými kostním morfogenetickým proteinem (rhBMP-2) byl účinnější pro navození osseointegrace implantátu než stejný scaffold s proteinem přímo zapouzdřeným bez PLGA mikročástic . Použití mikročástic také vyvolalo několik praktických problémů. Při zkoumání částic při postupech implantace tak někteří autoři zaznamenali ztrátu PLGA léčiv během zavádění implantátu. Různé přístupy, například vkládání krve smíchané s mikročásticemi PLGA do otvoru pro implantát nebo přidávání krve smíchané s PLGA na titanové implantáty , vykazovaly značnou ztrátu mikročástic PLGA v důsledku mechanického tření.

Množství stomatologických aplikací, v nichž lze částice PLGA použít, je povzbudivé. Slibné výsledky v oblasti kostní regenerace a parodontologie mohou vyžadovat další studie a klinické zkoušky. Celkově se mikročástice polymléčné kyseliny polyglykolové zdají být slibným zařízením pro řízené podávání v zubní léčbě.

6. Nanočástice PLGA

Mikročástice a nanočástice jsou určeny především jako systémy pro cílené podávání léčiv s cílem minimalizovat vedlejší účinky spojené s používáním volných léčiv. K popisu nanočástic se používají různé termíny: nanonosiče, nanovehikula, nanosystém, nanodisk, nanovlákno, nanorod, nanotrubice, konjugáty léčiva a polymeru, konjugáty léčiva a proteinu, liposomy, polymerní micely, dendrimery a nanokrystaly léčiv . Nanočástice poskytují celou řadu výhod, jako je menší velikost částic, která usnadňuje průnik do buněk, vyšší účinnost zachycení pro zvýšené uvolňování léčiva, nižší minimální inhibiční koncentrace a minimální bakteriální koncentrace, což znamená, že je dosaženo lepší antibakteriální aktivity při menším množství léčiva . V lékařské oblasti byly nanočástice PLGA vyvinuty jako nosiče genů a také byly rozsáhle studovány jako systémy pro podávání vakcín nebo v protinádorové terapii . Cílené nanočástice PLGA, ale nikoli mikročástice, specificky dodávají antigen lidským dendritickým buňkám .

Nanočástice PLGA lze použít v široké škále aplikací v zubním lékařství, jak je uvedeno v tabulce 5 . Nanočástice PLGA naložené minocyklinem vykazovaly lepší antibakteriální aktivitu než použití volného minocyklinu a mohou představovat potenciální nosný systém pro transport antibiotik do parodontálních tkání. Inhibiční zóna nanočástic naložených minocyklinem (9,2 mm) byla větší než inhibiční zóna volného minocyklinu (3,5 mm) proti Aggregatibacter actinomycetemcomitans, nejdůležitějšímu patogenu parodontálních infekcí . Nanočástice PLGA naložené methylenovou modří navíc vykazovaly větší fotodynamický účinek než volný MB a vykazovaly přibližně o jeden řád větší usmrcení druhů biofilmu E. faecalis (mikroorganismus vyskytující se při endodontických selháních) v experimentálně infikovaných kořenových kanálcích extrahovaných lidských zubů . Také nanočástice PLGA naložené methylenovou modří vykazovaly větší fotodynamický účinek než volný MB v suspenzích bakterií lidského zubního plaku i v biofilmech odebraných 14 pacientům s chronickou parodontitidou . Nanočástice PLGA nabité methylen-modrým fotosenzibilizátorem by tedy mohly být použity při endodontických infekcích i při redukci bakterií lidského zubního plaku u pacientů s chronickou parodontitidou. Kromě toho nanočástice PLGA významně zlepšují techniky regenerace kostí a dodávají růstové a diferenciační faktory se slibnými výsledky. Dodání nanočástic PLGA naložených kostním morfogenetickým proteinem-2 mezenchymálním kmenovým buňkám kostní dřeně vyvolalo in vivo mnohem rozsáhlejší tvorbu kosti než implantace nanočástic naložených samotným BMP-2 nebo osteogenně diferencovaných kmenových buněk . Také nanočástice PLGA obsahující simvastatin byly použity ke zvýšení osteogeneze mezenchymálních kmenových buněk kostní dřeně, které lze dále využít při regeneraci kostí . Nanočástice PLGA s růstovým faktorem byly také s úspěchem použity při léčbě implantáty, kdy stimulovaly tvorbu kosti přiléhající k povrchu zubního implantátu zavedeného do kosti . Histomorfometrická analýza ukázala 44% průměrné procento kontaktu kosti s implantátem, a to již po 12 týdnech implantace u králičích holenních kostí . Výsledky získané v těchto studiích jsou slibné, ale k ověření účinků aplikace nanočástic PLGA při stomatologickém ošetření jsou zapotřebí další experimenty.

.

Typ nanočástic PLGA Použití Zubní pole Studie
Nanočástice PLGA Minocyklin Periodontální infekce
Zubní implantáty potažené
PLGA nanočásticemi
Základní fibroblastový růstový faktor Implantologie
PLGA nanočástice Methylen-modrý fotosenzibilizátor Endodontické infekce
PLGA nanočástice Methylen-modrý fotosenzibilizátor Periodontologie
(redukce biofilmů zubního plaku)
PLGA nanočástice konjugované s heparinem BMP-2 (kostní morfogenetický protein-2) regenerace kostí
(osteogenní diferenciace kmenových buněk kostní dřeně)
PLGA nanočástice Simvastatin regenerace kostí
(zvýšená osteogeneze mezenchymálních kmenových buněk kostní dřeně)
Tabulka 5
Použití nanočástic PLGA v zubním lékařství.

7. Omezení PLGA

Závěrem lze říci, že k dnešnímu dni mají PLGA membrány při samostatném použití v terapii regenerace kostí kontroverzní výsledky . Někteří autoři naznačili, že PLGA má omezené blahodárné účinky při regeneraci kosti a parodontu. Navíc se zdá, že ústní mikroorganismy (například S. mutans, E. faecalis, P. nigrescens, P. gingivalis, S. sanguis a C. albicans) mají dobrou adherenci k PLGA scaffoldům in vitro, což by mohlo vést k bakteriálním infekcím in vivo . Výzkum by se měl zintenzivnit a rozšířit, aby se překonaly praktické problémy, které se vyskytují při manipulaci s mikročásticemi PLGA . A musíme také vzít v úvahu nedostatečné údaje týkající se nanočástic PLGA v dentální oblasti.

8. Závěry

Díky své biokompatibilitě byly materiály PLGA úspěšně studovány téměř ve všech dentálních oblastech, od endodoncie po parodontologii a implantologii. Slibné výsledky experimentů in vitro a in vivo naznačují, že by se v dentálním výzkumu měly provádět další studie týkající se aplikací PLGA.

Konflikt zájmů

Autoři prohlašují, že v souvislosti s publikací tohoto článku nedošlo ke konfliktu zájmů.

Poděkování

Bogdan Calenic bere na vědomí, že tento článek byl částečně podpořen Sektorovým operačním programem Rozvoj lidských zdrojů (SOPHRD), který je financován Evropským sociálním fondem a rumunskou vládou na základě smlouvy č. 1. POSDRU 141531. Daniela Miricescu by ráda poděkovala za grant pro mladé vědecké pracovníky na období 2014-2016, který obdržela od University of Medicine and Pharmacy Carol Davila, Bukurešť, Rumunsko. Maria Justina Roxana Virlan bere na vědomí, že tento příspěvek byl částečně podpořen z prostředků Sektorového operačního programu Rozvoj lidských zdrojů (SOP RLZ), financovaného Evropským sociálním fondem a rumunskou vládou na základě smlouvy č. SOP HRD/159/1.5/S/135760.

Articles

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.