XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Цель работы: На основе данных, имеющихся в литературе, оценить перспективы использования коллагеновых гидрогелей в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии.

Введение: Наиболее приемлемой с биологической точки зрения формой экзогенного коллагена является гидрогель, получаемый осаждением и гелезацией высокоочищенного коллагена. Фибриллярная гидрофильная организация способствует миграции стромальных клеточных элементов из ткани, окружающей имплантат, за счет связывания интегриновых рецепторов с RGD-доменами цепи, и их трофическому обеспечению, осуществляемому диффузно. Скорость миграции клеток в коллагеновую матрицу невелика, поэтому в состав коллагеновых гидрогелей включаются белки-индукторы роста. Основная роль в запуске репарации в зоне дефекта ткани принадлежит клеточному окружению, стимулирующему хемотаксический фактор стромальных клеток, обеспечивающий миграцию мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток, которые под действием фактора роста фибробластов (FGF) и костных морфогенетических белков (BMP-2) дифференцируются в клетки фибробластического и остеобластического дифферона, клеточной основы регенерации соединительной ткани. Параллельно с цитодифференцировкой и пролиферацией осуществляется ангиогенез. Таким образом происходит восстановление структуры ткани. Биосовместимость коллагеновых гидрогелей не абсолютна, поскольку возможно развитие системных иммунных реакций. Иммуногенность обусловлена наличием факторов роста, являющихся рекомбинантными белками (антигенами). Кроме того в состав коллагеновой матрицы могут включаться и антибиотические препараты, способные вызвать иммунный ответ. Целесообразно отслеживать гуморальный ответ на факторы роста и иные ассоциированные с коллагеновым матриксом веществами, поскольку наличие циркулирующих антител к данным антигенам ведет к усилению воспалительной реакции в зоне дефекта ткани и нарушению интеграции коллагенового имплантата, к снижению терапевтической активности этих веществ.

Широкое применение коллагеновых каркасов нашло в ЧЛХ. Для установки имплантатов в проекции жевательной группы зубов возникает необходимость проведения оперативного вмешательства по увеличению костной основы альвеолярного отростка и дна верхнечелюстной пазухи (maxillary sinus grafting). С этой целью применяются аутогенные костные блоки. Трансплантируемый костный материал лишен трофического обеспечения, что приводит к гибели остеобластов и образованию очагов некроза. В условиях гипоксии сохраняется немногочисленный пул мезенхимальных клеток, обеспечивающих остеогенез. Интеграция материала происходит медленно. Подобные свойства характерны и для аллогенных костных материалов. Таким образом, остеокондуктивные, опорно-механические свойства этих материалов преобладают над остеоиндуктивными. Для преодоления недостатков костных трансплантатов считаем возможным применение модифицированных коллагеновых гидрогелей. Однако получаемые гидрогели не обладают должными физико-механическими характеристиками, что требует модификации их структуры: она достигается подшиванием к молекулярным цепям коллагена групп метакриловой кислоты с последующим запуском свободнорадикальной реакции полимеризации и отверждением. Подобные сшивающие агенты позволяют достичь прочности губчатой костной ткани, превысить ее. Модифицированные отверждаемые гидрогели способны обеспечить конструкционную прочность при высокой остеоиндуктивной активности для проведения направленной костной регенерации.

Коллагеновые гидрогели находят применение в лечении заболеваний пародонта. При лечении заболеваний пародонта возникает необходимость регенерации тканей с целью ликвидации дефекта и полного восстановления функциональной активности зубного органа. Для этого вполне применимы коллагеновые гидрогели. С одной стороны, они могут выступить носителем факторов роста и противовоспалительных препаратов, т.е. индуктором фиброрегенерации периодонтальной ткани. С другой, механически восполнить склерозированную костную ткань межальвеолярных перегородок в виде поддерживающей матрицы, созданной на основе данных компьютерного моделирования. Клиническое применение в реконструктивных операциях пародонта нашли несколько российских препаратов на основе коллагеновых гелей. Их производители указывают на организацию новых волокон периодонта, но весьма сомнительно, что данные волокна способны функционально возмещать убыль связочного аппарата вследствие невозможности верной структурной ориентации новообразуемых волокон подобно нативным. Речь может идти лишь о создании условий для формирования десневого прикрепления и восполнения соединительной ткани периодонта, костной ткани альвеолярного отростка.

Лечение заболеваний СОПР с применением коллагеновых гидрогелей считаем нерациональным. Потенциальное использование факторов роста может привести к развитию гиперпластических реакций эпителия равно к снижению терапевтического эффекта. Коллагеновая мембрана как барьер, ограничивающий зону повреждения слизистой оболочки, малоэффективна ввиду ее низкой адгезии к СОПР. По этой же причине, коллагеновый гидрогель не может служить носителем терапевтических препаратов. Для эндодонтического лечения коллагеновые гидрогели не нашли широкого применения. Иностранными исследователями были проведены эксперименты на собаках и обезьянах, после проведенной пульпотомии, в полость зуба накладывалась повязка из коллагенового геля и спустя несколько недель жизнеспособность пульпы восстанавливалась, имела место регенерация.

Российские исследователи создали пломбировочный материал для обтурации корневых каналов на основе коллагена и метилурацила, который показал положительное влияние при лечение периодонтита. Исходя из выше изложенного, модифицированные коллагеновые гидрогели допустимо применять при витальной ампутации пульпы в качестве лечебной прокладки в полостях многокорневых зубов. Также вполне возможно создание полноценного отверждаемого пломбировочного материала на основе коллагеновых гидрогелей для обтурации корневых каналов, но до конца не изучена потенциальная устойчивость таких материалов и их биосовместимость.

Выводы

В современной практике коллагеновые материалы используются в виде гидрогелей в качестве соединительнотканных каркасов высокой биосовместимости, являющихся носителями белковых индукторов роста, стимулирующих гистиорепаративные процессы.

В челюстно-лицевой хирургии модифицированные отверждаемые гидрогели способны обеспечить конструкционную прочность при высокой остеоиндуктивной активности для проведения направленной костной регенерации.

Применение коллагеновых гидрогелей при лечении заболеваний пародонта требует разработки специализированных форм материала с учетом необходимого объема и интенсивности регенерации тканей.

Коллагеновые гидрогели имеют низкую возможность применения для лечения заболеваний слизистой оболочки полости рта.

Эндодонтическое лечение с применением коллагеновых гидрогелей требует создания модифицированных материалов, соответствующих современным требованиям.

Выражаем благодарность за написание научной статьи к.б.н., доценту кафедры химии М.М. Павловой

Литература

1. Фатхудинова Н. Л., Васильев А. В., Осидак Е. О., Старикова Н. В., Домогатский С. П., Гольдштейн Д. В., Кулаков А. А. Перспективы использования коллагенового гидрогеля в качестве основы для отверждаемых и активированных костно-пластических материалов // Стоматология. 2018 97(6).стр 78-83.

2. Васильев А. В. Разработка нового класса остеоиндуктувных костно-пластических материалоы на основе отверждаемых гидрогелей для применения в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии (экспериментальное исследование), 2020. 38с.

3. Арутюнов А. В., Старченко В. И. Оценка эффективности эндодонтического лечения периодонтита разработанным материалом для пломбирования корневых каналов зубов на основе коллагена и диэтилурацила // Вестник ВолгГМУ. 2015. 3(55). Стр. 30-33.