10 июля 2014 г.
В этой статье мы опишем протокол для изготовления в амелогенина-хитозан гидрогель для поверхностного реконструкции эмали. Организованная в росте месте кристаллов апатита в гидрогеля формируется плотный интерфейс эмаль-реставрационные, что позволит улучшить эффективность и долговечность реставраций.
Общая цель данной процедуры заключается в разработке протокола изготовления гидрогеля из AMLO и хитозана для реконструкции поверхностного слоя эмали. Это достигается путем предварительного подготовки травленых срезов зуба. На втором этапе подготавливается свежий гидрогель из AMLO и хитозана.
Затем на поверхность среза зуба наносится гидрогель AMLO и китана. В завершение проводится регенерация зубной эмали с использованием гидрогеля AMLO и хизана в искусственной слюне. В конечном итоге для оценки механической прочности вновь сформированного слоя и его сцепления с естественной эмалью могут быть использованы ультразвуковая обработка и наноиндентирование.
Значение данного метода заключается в разработке технологии, которая при применении к пораженной зубной эмали у взрослых и детей останавливает развитие ранних кариозных поражений, восстанавливает утраченную в результате кариеса эмаль, сохраняет структуру зуба и предотвращает прогрессирование кариеса. Процедуру продемонстрирует доктор Читтар, постдокторант моей лаборатории. Начните с выбора человеческого третьего моляра без пломб и признаков кариеса.
Используйте алмазную пилу с водяным охлаждением и низкой скоростью вращения, чтобы разрезать коронку продольно на срезы толщиной два миллиметра, после чего ультразвуковым методом удалите корневую часть моляра. Очищайте срезы в течение двух минут, а затем трижды промойте их ионизированной водой для имитации эрозивных поражений. Обработайте два среза 30% фосфорной кислотой в течение 30 секунд.
Затем немедленно промойте их ионизированной водой. После этого повторно очистите вытравленные срезы в ультразвуковой ванне в течение двух минут и снова промойте их ионизированной водой.
Повторите процедуру еще трижды. Для приготовления стокового раствора Kazan сначала растворите Kazan в 1% (об./об.) растворе уксусной кислоты (концентрация 1% масс./об.), после чего перемешивайте при 80 °C в течение ночи.
После охлаждения раствора до комнатной температуры профильтруйте esan через фильтр с порами 0,45 мкм, затем добавьте 1 M гидроксид натрия для доведения pH до 5,0. Для приготовления основного раствора кальция и фосфата отвезшайте хлорид кальция и приготовьте 0,1 M раствор. Затем перемешайте раствор на вортексе до полного растворения и доведите значение pH до 11 с помощью 1 M гидроксида натрия.
Затем отвесьте натрия фосфат diba. Приготовьте 0,1 молярный раствор и перемешайте на вортексе до полного растворения. Для приготовления гидрогеля AMLO Genin kaizan добавьте 960 µL свежеприготовленного 1%esan раствора в пробирку, содержащую 200 µg рекомбинантного свиного AMLO genin.
Затем перемешайте раствор на вортексе до полного растворения. Теперь добавьте 25 µL 0,1 М раствора хлорида кальция, а затем 15 µL 0,1 М раствора дигидрофосфата натрия к раствору AMLO, содержащему ozan. Перемешивайте раствор на вортексе в течение пяти минут.
Затем осторожно добавьте одномолярный раствор гидроксида натрия, чтобы довести pH раствора AMLO и ozan до 6.5. При достижении значения pH 6.5 сформируется гидрогель AMLO и ozan, который инициирует регенерацию эмали в AMLO иaz. Сначала доведите pH раствора искусственной слюны до 7.0 с помощью одномолярного раствора гидроксида натрия и храните раствор при температуре 4 °C. Затем с помощью шприца нанесите около 20 µL гидрогеля AMLO и chizen на край среза зуба и поместите его в эксикатор при комнатной температуре.
Через два часа добавьте в раствор слюны фторид натрия в концентрации 300 PPM, затем перенесите срез зуба в стакан, содержащий 30 миллилитров этого раствора. Накройте стакан алюминиевой фольгой и поместите его в термостат при температуре 37 °C. Наконец, через три-семь дней извлеките срез зуба и поместите его в эксикатор при комнатной температуре до высыхания; после восстановления с помощью AMLO и хитозанового гидрогеля в течение семи дней на поверхности протравленной эмали формируется эмалеподобный слой толщиной 15 микрометров.
Вновь выращенный слой состоит из высокоупорядоченных массивов кристаллов диаметром около 50 нанометров, растущих преимущественно вдоль оси c перпендикулярно поверхности. Обратите внимание, что эти иглообразные кристаллы организованы в пучки, подобные основным единицам природной эмали. Изображение дифракции электронов в выбранной области восстановленного слоя демонстрирует дугообразный рисунок, указывающий на иерархическое выравнивание вновь выращенных кристаллов.
Рентгеноструктурный анализ вдоль направления 0 0 2 подтверждает, что новый выращенный слой состоит из апатита, который ориентирован вдоль кристаллографической оси C, что согласуется с данными сканирующей электронной микроскопии и дифракции электронов на выбранной области. На данном изображении показана микроструктура границы раздела между новым выращенным слоем и природной эмалью. Обратите внимание, что новые кристаллы росли не в том же направлении, что и исходные кристаллиты эмали, и что белок-опосредованный рост апатита приводит к перпендикулярной ориентации новых кристаллов относительно кристаллов природной эмали. На границе раздела между новым выращенным слоем и подложкой из эмали явного зазора не наблюдается.
На наноуровне эмаль и повторно выросшие кристаллы слились, образовав бесшовный интерфейс. После 10 минут ультразвуковой обработки новый слой, выращенный в хитозольном гидрогеле AMLO Genin, остается плотно связанным с поверхностью эмали, а организованная структура сохраняется в образце, обработанном гидрогелем tizen без am mologen. При этом наблюдается значительный зазор между эмалью и репарированным слоем, что позволяет четко отличить новый слой от естественной эмали.
В данном эксперименте генин AMLO в новообразованном слое был помечен методом иммунофлуоресценции; наличие генина AMLO затем подтверждалось зеленой флуоресценцией внутри этого слоя. Как показано на графике, после кислотного травления твердость и модуль упругости поверхности эмали снижаются почти на 98% и 88% соответственно. В контрольной группе, где применялся озоновый гидрогель без генина AMLO, наблюдалось лишь ограниченное улучшение как твердости, так и модуля упругости.
Напротив, после минерализации в гидрогеле AMLO и ozan наблюдается почти четырехкратное увеличение модуля упругости и девятикратное увеличение твердости после его разработки. В рамках VI и последующей оценки на моделях данный протокол может быть расширен для разработки технологии лечения дефектов эмали, таких как начальный кариес и эрозия эмали.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
В данной статье представлен протокол создания гидрогеля на основе амелогенина и хитозана, предназначенного для реконструкции поверхностного слоя эмали. Метод включает организованный рост кристаллов апатита in situ внутри гидрогеля, что повышает долговечность стоматологических реставраций.
Данный протокол решает критическую проблему обеспечения долговечности реставрации эмали путем стимуляции роста кристаллов апатита in situ на границе раздела биоматериала и эмали. Гидрогель на основе амелогенина и хитозана обеспечивает биомиметический подход к реконструкции микроструктуры эмали, что улучшает механическую интеграцию и снижает риск разрушения на границе раздела при проведении реставрационных работ. Это способствует доклинической оценке биоматериалов для профилактики кариеса и стратегий восстановления эмали.
Данный метод вписывается в континуум открытий — от валидации мишени до доклинической оценки, обеспечивая возможность итеративного проектирования биоматериалов для восстановления эмали.