Поверхности зубных имплантатов играют важную роль в прикреплении тканей 11-09-2021 При установке зубных имплантатов они сразу покрываются слюной или плазмой крови. Имплантаты адсорбируют тонкий слой белков из этих жидкостей, которые помогают прикрепляться тканям десен, но также позволяют микроорганизмам, в том числе потенциально вредным бактериям, расти на поверхности имплантата.
Поверхность имплантатов, а также других медицинских устройств, играет важную роль в адсорбции белков полости рта и колонизации нежелательными микроорганизмами (процесс, известный как биообрастание).
Исследование, проведенное Университетом Буффало и Университетом Регенсбурга, направлено на углубление понимания учеными этого сложного биологического процесса путем изучения состава белкового слоя полости рта и того, как его можно контролировать путем химического изменения поверхности биоматериала. Полученные результаты закладывают основу для повышения эффективности медицинских и зубных имплантатов, говорит один из ведущих исследователей д.м.н. Стефан Рул, профессор биологии полости рта из Школы Стоматологии при Университете Буффало.
"Часто именно с этим белковым слоем, а не с поверхностью биоматериала, сталкиваются колонизирующие бактерии или прикрепляющиеся клетки тканей. Эти белки помогают определить биологические или патологические последствия, которые приводят либо к длительному выживанию имплантата, либо к его выходу из строя наряду с необратимым повреждением окружающих тканей от инфекции", - говорит Рул. "Поэтому важно определить, как можно контролировать адсорбцию с помощью химической модификации поверхности биоматериала для достижения желаемого результата".
Исследование проводилось совместно с Райнером Мюллером, профессором Института Физической и Теоретической Химии при Университете Регенсбурга.
Используя гранулы диоксида кремния, разработанные в лаборатории Мюллера с различными химически модифицированными поверхностями, исследователи обнаружили, что на адсорбцию белков из плазмы крови в большей степени влияет количество адсорбированного белка, чем состав белкового слоя.
Однако на адсорбцию белков из слюны непосредственно влияла поверхность биоматериала. Адсорбция была ниже на поверхностях с отрицательным электрическим зарядом или отталкивающих воду, что противоречит выводам предыдущих исследований.
При исследовании сложных биожидкостей, таких как слюна и кровь, адсорбция стала непредсказуемой для большинства белков, говорит Рул.
"Взаимодействие между белками, содержащимися в биожидкостях, может играть важную, но все еще мало изученную роль в процессах адсорбции", - говорит Мюллер. "Конечная цель - связать свойства поверхности с адсорбцией белка, чтобы обеспечить оптимальную совместимость тканей, но при этом предотвратить адгезию микроорганизмов, скорее всего, будет не такой простой, как ожидалось".
Разработанная исследователями модельная система химически модифицированных поверхностей оксида кремния может служить платформой для изучения основных принципов адсорбции белка из сложных биожидкостей.
"Чтобы улучшить дизайн покрытий поверхности имплантатов, в будущих исследованиях следует изучить адсорбцию белков, которые, как известно, способствуют прикреплению клеток тканей или колонизирующих бактерий, а также изучить молекулярную структуру сложных смесей белков плазмы крови и слюны", - говорит Рул.