Передача редокс-сигналов индуцирует рибосомальный белок рецептора ламинина

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 7742 (2022) Цитировать эту статью

963 доступа

1 Цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Современные биоматериалы эффективно заменяют биологические структуры, но их возможности ограничены инфекциями и долгосрочным разрушением материалов. В этом исследовании изучались молекулярные механизмы обработки радиочастотным тлеющим разрядом (RFGDT), обеспечивающие дезинфекцию поверхностей биоматериалов и одновременно способствующие прикреплению и пролиферации клеток. Стоматологические биоматериалы подвергали RFGDT и оценивали жизнеспособность видов микробов полости рта, а именно мутантов Streptococcus (SM), Streptococcus gordonii (SG), Moraxella cataralis (MC) и Porphyromonas gingivalis (PG). Исследовали прикрепление клеток и выживаемость преодонтобластной клеточной линии MDPC-23. Наконец, были изучены механизмы окислительно-восстановительной генерации и биологической передачи сигналов. В зависимости от своего состава стоматологические биоматериалы индуцировали активные формы кислорода (АФК) в результате дозозависимой RFGDT. Снижение жизнеспособности микроорганизмов после RFGDT было очевидно у каталазонегативных (SM и SG) видов более заметно, чем у каталазоположительных (MC и PG) видов. Анализы клеточной адгезии отметили улучшение прикрепления и выживаемости MDPC-23. Предварительное лечение N-ацетилцистеином (NAC) и каталазой аннулировало эти ответы. Иммуноанализы выявили окислительно-восстановительную нижестоящую экспрессию рецептора ламинина, рибосомального белка SA, после RFGDT. Таким образом, окислительно-восстановительный эффект, индуцированный RFGDT, опосредует антимикробное действие и улучшает клеточные реакции, такие как адгезия и пролиферация. Эти наблюдения вместе дают механистическое обоснование клинической полезности RFGDT с стоматологическими биоматериалами для регенеративных клинических применений.

Биоматериалы позволили тканевой инженерии превратиться из развивающейся науки в свою нынешнюю ключевую роль в развитии клинической регенеративной медицины1,2,3. Эти системы биоматериалов были легко использованы в различных клинических областях для эстетической и функциональной замены. В системах биоматериалов произошел огромный прогресс: от пассивных, биосовместимых носителей или инертных заменителей до современных биоактивных или интеллектуальных систем, способных чувствовать и реагировать4,5. Достижения в этих областях охватывают, среди прочего, новые композиции, оптимизированные нанотопологические характеристики, биофизически активируемые системы биоматериалов с контролируемым высвобождением. Эти достижения тесно связаны с прогрессом в развитии и биологии стволовых клеток, что позволяет критически понять регуляцию клеток во время заживления и регенерации тканей6,7,8. К ним относятся внутренняя регуляция с помощью ключевых факторов транскрипции, организация генов, передача сигналов, метаболомика и внешняя регуляция с помощью мембраны, взаимодействие наноразмерных лигандов и паракринная передача сигналов. Более того, среди этих внешних факторов теперь лучше понятна роль метагеномики повсеместной микробиоты, что еще больше подчеркивает необходимость эффективной дезинфекции9,10,11,12,13.

Полость рта представляет собой ряд уникальных проблем, связанных с биологическими составляющими мягких и твердых тканей. Эти ткани полости рта представляют собой особую анатомическую нишу, где твердые ткани (зубы) проходят через мягкие ткани (десна) через деликатный, но строгий интерфейс. Важность здорового микробиома полости рта и влияние дисбиоза на здоровье полости рта и системы организма хорошо известны14,15,16. Эти аспекты представляют собой серьезные проблемы для замены биоматериалов из-за постоянного биомеханического, микробиологического и иммунологического надзора в среде полости рта. Сочетание физического стресса, микробиологических и хозяйских ферментов, инфекций и побочных продуктов деградации может синергически способствовать разрушению биоматериала17,18. Тем не менее, стоматология очень эффективно использует керамику, металл, полимеры и их комбинации в качестве реставраций, протезов или имплантатов, которые являются неотъемлемой частью современной клинической помощи. Новейшие технологии, такие как цифровые оттиски, конусно-лучевая компьютерная томография (КЛКТ) высокого разрешения, субтрактивная и аддитивная 3D-печать, ускорили совершенствование конструкции устройств и сократили сроки производства, что позволило изготавливать их прямо у кресла19. Эти достижения в области изготовления устройств из биоматериалов, изготавливаемых по индивидуальному заказу, еще больше подчеркивают необходимость изучения практических методов дезинфекции в офисе.