Articolo metodologico

Sviluppo di amelogenina-chitosano Hydrogel per In Vitro Smalto ricrescita con una interfaccia Dense

DOI:

10.3791/51606

⸱

10 luglio 2014

 , 
1Center for Craniofacial Molecular Biology, Herman Ostrow School of Dentistry, University of Southern California

In questo articolo

Sommario

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In questo articolo descriviamo un protocollo per la realizzazione di un idrogel amelogenin-chitosano per la ricostruzione superficiale dello smalto. Organizzato in crescita in situ di cristalli di apatite in idrogel formata una densa interfaccia smalto-restauro, che permetterà di migliorare l'efficacia e la durata dei restauri.

Abstract

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La ricostruzione biomimetica dello smalto è un argomento significativo nella scienza dei materiali e nell'odontoiatria come nuovo approccio per il trattamento della carie dentale o dell'erosione. L'amelogenina ha dimostrato di essere una proteina fondamentale per il controllo della crescita organizzata dei cristalli di apatite. In questo articolo, presentiamo un protocollo dettagliato per la ricostruzione superficiale dello smalto utilizzando un nuovo idrogel di amelogenina-chitosano. Rispetto ad altri trattamenti convenzionali, come il fluoro topico e il collutorio, questo metodo non solo ha il potenziale per prevenire lo sviluppo della carie dentale, ma promuove anche un ripristino significativo e duraturo dello smalto. La microstruttura organizzata simile allo smalto regolata da assemblaggi di amelogenina può migliorare significativamente le proprietà meccaniche dello smalto mordenzato, mentre l'interfaccia densa smalto-restauro formata da una ricrescita in situ di cristalli di apatite può migliorare l'efficacia e la durata dei restauri. Inoltre, l'idrogel di chitosano è facile da usare e può sopprimere l'infezione batterica, che è il principale fattore di rischio per l'insorgenza della carie dentale. Pertanto, questo idrogel biocompatibile e biodegradabile di amelogenina-chitosano si mostra promettente come biomateriale per la prevenzione, il ripristino e il trattamento dello smalto difettoso.

Introduzione

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Lo smalto dentale è la dura superficie mineralizzata dei denti umani. È composto da numerosi cristalli di apatite aghiformi, che sono raggruppati in prismi paralleli organizzati per garantire la resistenza meccanica unica e la protezione biologica che lo smalto fornisce1-2. A differenza di altri tessuti mineralizzati, come l'osso e la dentina, lo smalto maturo è acellulare e non può rigenerarsi dopo una sostanziale perdita di minerali1-2, che spesso si verifica come carie dentale o erosione. I prodotti disponibili in commercio come le vernici contenenti fluoro, i dentifrici e i collutori sono efficaci nel rimineralizzare lo smalto, ma nessuno di ....

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Protocollo

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I molari umani sono stati estratti seguendo le procedure standard per l'estrazione presso la Scuola Ostrow di Odontoiatria della University of Southern California e trattati con l'approvazione del Comitato Istituzionale.

1. Preparazione del dente acidato Slice

  1. Selezionare un terzo molare umano, senza carie restaurati.
  2. Rimuovere la porzione di radice del molare, e tagliare la corona del molare longitudinalmente in fette 2 mm di spessore con un basso numero di giri disco diamantato raffreddato ad acqua. Pulire con ultrasuoni queste fette per 2 minuti e poi sciacquare con acqua deionizzata per 3 volte.
  3. ....

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Risultati

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L'efficacia del protocollo qui descritto è dimostrato dalla microscopia elettronica a scansione (SEM), regione selezionata diffrazione elettronica (SAED) e diffrazione di raggi X (XRD) analisi. Dopo la riparazione da amelogenin-chitosano (CS-AMEL) idrogel per 7 giorni, uno strato simile allo smalto con uno spessore di 15 um era formato sulla superficie dello smalto incisa. Lo strato appena cresciuto era fatto di matrici altamente ordinato di cristalli con un diametro di circa 50 nm, cresce preferenzialmente lungo l'asse.......

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Discussione

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Mentre il contenuto minerale di smalto è elevato rendendo più difficile il tessuto mineralizzato nel corpo umano, questa bioceramica è suscettibile di processi di demineralizzazione, che spesso si verificano come carie o erosione. Mutazioni genetiche possono anche causare lo smalto sottili o morbidi che portano a una serie di malattie ereditarie di smalto malformazione chiamata Amelogenesi Imperfetta 20. Prodotti per la salute orale contenenti fluoruro o CPP-ACP sono stati sul mercato per diversi ann.......

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Dichiarazioni

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Ringraziamenti

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Gli autori desiderano ringraziare il Prof. Steven Nutt e il Sig. Yuzheng Zhang per l'assistenza con il Focus Ion Beam, e il Center for Electron Microscopy and Microanalysis (CEMMA) presso USC per la microscopia elettronica. La ricerca è stata sostenuta da sovvenzioni NIH-NIDCR; DE-13414 e DE-020099 a J.M.O.

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Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Terzo molare umano Ostrow School of Dentistry della University of Southern California.N/AI molari umani sono stati estratti seguendo le procedure standard per l'estrazione presso la Ostrow School of Dentistry della University of Southern California e gestiti con l'approvazione dell'Institutional Review Board.
Espressione e purificazionedell'amelogenina pocina ricombinanteN/ArP172, a lunghezza intera.
Chitosano Sigma-Aldrich448877deacetilato a medio peso molecolare, 75-85%
VWRAA033266
Acido acetico glacialeVWRA036289
Idrossido di sodioVWRBDH9292
Cloruro di calcioSigma-Aldrich223506
Fosfato di sodio bibasico anidroVWRBDH0316
BL21-CodonPlus (DE3)-RP Tecnologie Agilent Inc.
Solfato di ammonioVWRBDH8001
Acido trifluoroaceticoVWRAAAL06374
AcetonitrileVWRBDH1103
Cloruro di magnesio...VWRBDH0244
Potassio diidrogeno fosfato VWRBDH9268
Cloruro di potassio VWRBDH0258
Cloruro di ammonio VWRAAAA15000
HEPES (acido 4-(2-idrossietil)piperazina-1-etano-solfonico)VWRAAA14777
Fluoruro di sodio VWRAA11561
soluzione salina tamponata con TrisBio-Rad170-643510&volte; TBS
Albumina sierica bovinaEMD Millipore 12659CalBioChem, albumina, siero bovino, frazione V, metalli pesanti bassi 
Triton X-100EMD Millipore TX1568-1
Pollo Anti-AmelogeninaN/AN/AUn regalo dal Prof. Malcolm Snead, University of Southern
California Bovino Anti-Pollo IgY-FITCSanta Cruz BiotechnologySc-2700
Sistema di cromatografia liquida ad alte prestazioniAgilent Technologies Inc.Varian Prostar 210
C4 colonnaPhenomenx Jupiter 5μ 300A
Microscopia elettronica a scansione JEOL JSM-7001
FIB-SEM JEOL JIB-4500
Microscopia elettronica a trasmissione JEOLJEM-2100F
Sega diamantata digitale a bassa velocitàMTI CorporationSYJ-150
Microscopia a fluorescenzaLeicaDMI3000 B
Pulitore ad ultrasuoni...Branson 251042 kHz, 100 W
Nano-penetratore Tecnologie Agilent Inc.MTS XP
in laboratorio Acido fosforico 230255

Riferimenti

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  1. Moradian-Oldak, J. Protein- mediated enamel mineralization. Frontiers in Bioscience. 17, 1996-2023 (2012).
  2. Palmer, L. C., Newcomb, C. J., Kaltz, S. R., Spoerke, E. D., Stupp, S. I. Biomimetic Systems for Hydroxyapatite Mineralization Inspired By Bone and Enamel. Chem. Rev.

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Crescita dei cristalli di apatiteRicostruzione dello smaltoMineralizzazione in saliva artificialeTrattamento ultrasonicoAnalisi di nanoindentazioneFormazione dell interfaccia dello smaltoRestauro dentale biomimeticoPreparazione di sezioni dentali

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