Parodontitis treft bijna de helft van de Amerikanen van 30 jaar en ouder, en in de vergevorderde stadia, het kan leiden tot vroegtijdig tandverlies of erger. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat parodontitis ook het risico op hartaandoeningen en de ziekte van Alzheimer kan verhogen.

Een team van UCLA-onderzoekers heeft methoden ontwikkeld die kunnen leiden tot een effectievere en betrouwbaardere therapie voor parodontitis, methoden die de regeneratie van tandvlees en bot bevorderen met biologische en mechanische kenmerken die kunnen worden aangepast op basis van de behandelingsbehoeften. De studie is online gepubliceerd in ACS Nano .

Parodontitis is een chronische, destructieve ziekte die het tandvlees rondom de tand doet ontsteken en uiteindelijk de structuur die de tand op zijn plaats houdt degradeert, het vormen van geïnfecteerde pockets die leiden tot bot- en tandverlies. Huidige behandelingen omvatten infectiebestrijdingsmethoden; toepassing van moleculen die weefselgroei bevorderen, ook bekend als groeifactoren; en geleide weefselregeneratie, die wordt beschouwd als de optimale zorgstandaard voor de behandeling van parodontitis.

Geleide weefselregeneratie, in het geval van parodontitis, omvat het gebruik van een membraan of dunne film die chirurgisch tussen het ontstoken tandvlees en de tand wordt geplaatst. Membranen, die in niet-biologisch afbreekbare en biologisch afbreekbare vormen voorkomen, zijn niet alleen bedoeld als barrière tussen de infectie en het tandvlees, maar ook als afgiftesysteem voor medicijnen, antibiotica en groeifactoren aan het tandvlees.

Helaas, resultaten van geleide weefselregeneratie zijn inconsistent. De huidige membranen missen het vermogen om tandvleesweefsel direct te regenereren en zijn niet in staat om hun structuur en stabiliteit te behouden wanneer ze in de mond worden geplaatst. Het membraan kan ook geen langdurige medicijnafgifte ondersteunen, die nodig is om geïnfecteerd tandvleesweefsel te helpen genezen. Voor niet-biologisch afbreekbare membranen, er zijn meerdere operaties nodig om het membraan te verwijderen nadat eventuele medicijnen zijn vrijgegeven, waardoor het genezingsproces in gevaar komt.

"Gezien de huidige nadelen van geleide weefselregeneratie, zagen we de noodzaak om een ​​nieuwe klasse membranen te ontwikkelen, die weefsel- en botregeneratie-eigenschappen hebben, samen met een flexibele coating die kan hechten aan een reeks biologische oppervlakken, " zei Dr. Alireza Moshaverinia, hoofdauteur van de studie en assistent-professor prosthodontie aan de UCLA School of Dentistry. "We hebben ook een manier gevonden om de tijdlijn van de medicijnafgifte te verlengen, wat essentieel is voor effectieve wondgenezing."

Het team begon met een door de FDA goedgekeurd polymeer - een grootschalige synthetische molecule die veel wordt gebruikt in biomedische toepassingen. Omdat het oppervlak van het polymeer niet geschikt is voor celadhesie bij parodontale behandelingen, de onderzoekers introduceerden een polydopamine-coating - een polymeer dat uitstekende kleefeigenschappen heeft en zich in natte omstandigheden aan oppervlakken kan hechten. Het andere voordeel van het gebruik van een dergelijke coating is dat het de botregeneratie versnelt door de mineralisatie van hydroxyapatiet te bevorderen, dat is het mineraal waaruit tandglazuur en bot bestaat.

Na het identificeren van een optimale combinatie voor hun nieuwe membraan, de onderzoekers gebruikten electrospinning om het polymeer te binden met de polydopaminecoating. Electrospinning is een productiemethode waarbij twee stoffen gelijktijdig met een hoge snelheid worden rondgedraaid met positieve en negatieve ladingen, en smelt ze samen om één substantie te creëren. Om de oppervlakte- en structurele kenmerken van hun nieuwe membraan te verbeteren, de onderzoekers gebruikten metalen gaassjablonen in combinatie met het elektrospinnen om verschillende patronen te creëren, of micropatronen, vergelijkbaar met het oppervlak van gaas of een wafel.

"Door een micropatroon op het oppervlak van het membraan te creëren, we zijn nu in staat om celadhesie te lokaliseren en de structuur van het membraan te manipuleren, " zei mede-hoofdauteur Paul Weiss, UC presidentiële voorzitter en onderscheiden hoogleraar chemie en biochemie, bio-engineering, en materiaalkunde en techniek aan de UCLA. "We waren in staat om de complexe structuur van parodontaal weefsel na te bootsen en, wanneer geplaatst, ons membraan vult aan elke kant de juiste biologische functie aan."

Om de veiligheid en efficiëntie van hun nieuwe membraan te testen, de onderzoekers injecteerden rattenmodellen met van het tandvlees afkomstige menselijke stamcellen en menselijke parodontale ligamentstamcellen. Na acht weken evaluatie van de afbraak van de membranen en de reactie van het weefsel, ze merkten op dat de patronen, polydopamine-gecoat polymeermembraan had hogere niveaus van botaanwinst in vergelijking met modellen zonder membraan of een membraan zonder coating.

Om geschikt te zijn voor een breed scala aan medische en tandheelkundige toepassingen, de onderzoekers bedachten ook een manier om de snelheid aan te passen waarmee hun membranen degradeerden wanneer ze in hun modellen werden ingebracht. Ze deden dit door verschillende oxidatiemiddelen toe te voegen en af ​​​​te trekken of door lichtere polymeerbases te gebruiken voordat ze door het elektrospinproces gingen. De mogelijkheid om de afbraaksnelheden omhoog of omlaag te draaien, hielp de onderzoekers de timing van de levering van medicijnen aan de gewenste gebieden te beheersen.

"We hebben vastgesteld dat onze membranen de parodontale infectie konden vertragen, bevorderen van bot- en weefselregeneratie, en lang genoeg op hun plaats blijven om de levering van nuttige medicijnen te verlengen, " zei Moshaverinia. "We zien dat deze toepassing zich verder uitbreidt dan de behandeling van parodontitis naar andere gebieden die versnelde wondgenezing en langdurige therapieën voor medicijnafgifte nodig hebben."

De volgende stappen van de onderzoekers zijn om te evalueren of hun membranen cellen met groeifactoren kunnen leveren in de aan- of afwezigheid van stamcellen.