توصيفگر ها :
ژلما , شيشه زيست فعال , ماتريكس خارج سلولي عاج , هيدروژل نانوكامپوزيتي , بازسازي عاج-پالپ
چكيده فارسي :
پوسيدگي دندان يكي از مهمترين نگرانيهاي جامعه بهداشت دهان و دندان در سراسر جهان است. اين بيماري چند عامله منجر به غيرمعدنيشدن مينا و عاج دندان و همچنين واكنشهاي التهابي در بافت پالپ دندان ميشود. هدف از اين پژوهش ساخت و مشخصهيابي هيدروژل نانوكامپوزيتي بر پايهژالتين متاكريالت )ژلما(-نانو ذرات شيشه زيستفعال و ماتريكس خارج سلولي عاج در بازسازي مجموعه عاج-پالپ دندان و به منظور بهبود رفتار مكانيكي، تخريبپذيري و زيستسازگاري و افزايش فعاليت سلولهاي استئو/ادونتوبالستي است. در اين راستا، ابتدا سنتز هيدروژل نانوكامپوزيتي ژلما- شيشه زيستي با غلظتهاي مختلف نانوذرات شيشه زيستفعال )1 ،1 ،2 ،1 و11 درصد وزني( و در ادامه افزودن ماتريكس خارج سلولي عاج دندان انسان با غلظتهاي مختلف )1/2 ،1 و11درصد وزني( جهت رسيدن به خواص بهينه مورد بررسي قرار گرفت. بهطور خالصه، ابتدا ژلما و نانوذره شيشه زيستفعال سنتز و مشخصهيابي شد. در ادامه، هيدروژل نانوكامپوزيتي با غلظتهاي مختلف از نانوذرات ساخته و مشخصهيابي شد. در ادامه، دندان عقل سالم انسان جمعآوري و ناحيه عاجي از مينا و پالپ دندان جدا شد. سپس به منظور دستيابي به ماتريكس خارج سلولي عاج، دو مرتبه اصالحسازي بر روي آن انجام گرفت. در انتها، ماتريكس عاجي با غلظتهاي ذكر شده به بستر هيدروژل نانوكامپوزيتي بهينه ژلما-شيشه زيستي افزوده، ساخت و مشخصهيابي گرديد. از آزمونهاي پراش پرتو ايكس، طيفسنجي فرو سرخ با تبديل فوريه، آزمون رزونانس مغناطيسي هسته، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، ارزيابي قابليت تورم ونرخ تخريب، خواص مكانيكي تحت فشار، طيفسنجي جرمي پالسما، برهمكنش سلولي به منظور ارزيابي و بهينهسازي هيدروژلها استفاده شد. نتايج نشان داد كه افزايش نانوذرات شيشه زيستي به هيدروژل ژلما سبب تغيير مدول فشاري نمونهها در بازه 9 تا 31 كيلوپاسكال شد. بنابراين ميتوان گفت كه افزودن نانوذرات به هيدروژل ژلما به دليل ايجاد پيوند يوني بين يونهاي كلسيم در شيشه زيستي و گروههاي كربوكسيليك در زنجيره پليمري منجر به كنترل خواص فيزيكي، مكانيكي و زيستي در آن شد. همچنين افزايش نانوذره شيشه زيستي تا 1 و11 درصد وزني باعث بهبود قابل توجهي در رفتار ستفعالي نمونهها گرديد. همچنين نتايج تاييد كرد كه اين نوع هيدروژل هيچگونه پاسخ سمي در برابر سلولهاي استئوبالست نداشته و باعث افزايش فاكتور استخوانزايي )3/2 برابر نمونه هيدروژل ژلما( شده است. بر اساس نتايج كلي، نمونه هيدروژل حاوي 1 درصد وزني شيشه زيستفعال به عنوان نمونه بهينه مد نظر قرار گرفته شد. در ادامه، قبل از افزودن ماتريكس خارج سلولي عاج دندان به نمونه بهينه، فرآيندهاي اصالحسازي عاج توسط طيفسنجي فرو سرخ و پراش پرتو ايكس تاييد شد. نتايج حاصل از خواص مكانيكي تحت فشار در نمونههاي حاوي ماتريكس عاج، بصورت قابل مالحظهاي بهبود استحكام فشاري را از 1/1±9/11 كيلوپاسكال در نمونه هيدروژل ژلما-شيشه زيستي به
3±1/79 كيلوپاسكال در نمونه هيدورژل ژلما-شيشه زيستي با 11 درصدوزني ماتريكس عاج نشان داد. همچنين كاهش ميزان تورم و تخريب در طي 12 روز غوطهوري نسبت به نمونه بهينه هيدروژل ژلما-شيشه زيستي مشاهده شد. همچنين نتايج، رسوب آپاتيت در نمونه حاوي كمترين غلظت از ماتريكس عاج )1/2 درصد وزني( را نشان داد كه تاييد كننده رفتار زيست فعالي هيدروژل هيبريدي بود. بهبود نسبي رفتار زيستفعالي در اثر حضور مقادير باال از ماتريكس عاج نسبت به نمونه هيدروژل بهينه ژلما-شيشه زيستي )1 درصد وزني( توسط طيفسنجي پالسماي جفتشده القايي و بررسي مقادير كلسيم و فسفر تاييد شد. ارزيابي برهمكنش سلولهاي بنيادي دندان شيري انسان با هيدروژلهاي حاوي ماتريكس عاجي به منظور بررسي عملكرد استئو/ادنتوژنيك، نه تنها هيچگونه سميتي را نشان ندادند، بلكه درصد زندهماني سلولها )1/6 ± 131 درصد( در طي 7 روز كشت سلول نسبت به نمونه هيدروژل ژلما با 1 درصد وزني شيشه زيستي )2/12 ± 2/111 درصد( افزايش داده است. همچنين ميزان فعاليت آلكالين فسفاتاز در طي 7 روز كشت در هيدروژل حاوي 1 درصد ماتريكس 1/1 برابرنسبت به هيدورژل ژلما-1 درصد وزني شيشه زيستي شده است. رنگآميزي آليزارينرد نيز ميزان بااليي از معدني شدن را در نمونههاي حاوي ماتريكس به خصوص 1 درصد وزني ماتريكس عاج به دليل حضور عوامل فعال زيستي و تسهيل رهايش بيشتر نانوذرات در آن را نشان داد. بر اين اساس، هيدروژل نانوكامپوزيتي ژلما-شيشه زيستي/ ماتركيس خارج سلولي عاج ميتواند كانديد مناسبي جهت بازسازي بافت دنداني آسيب ديده باشد.
چكيده انگليسي :
Tooth caries is one of the major concerns of the oral health community around the world. This multifactorial disease leads to demineralization of tooth enamel and dentin as well as inflammatory reactions in the dental pulp. In this regard, first the synthesis of GelMA- bioglass nanocomposite hydrogels with the concentration of bioactive glass nanoparticles (0, 1, 2, 5 and 10 wt.%) and then the addition of dentin extracellular matrix (2.5, 5 and 10 wt.%) Were examined to achieve optimal properties. In short, the GelMA and nanoparticles were first fabricated and characterized. Then, nanocomposite hydrogels with different concentrations of nanoparticles were synthesized and characterized. Subsequently, human wisdom teeth were collected and the dentin area was separated from enamel and dental pulp. Then, in order to achieve the extracellular matrix of dentin, two modifications were performed on it. Finally, dentin matrix with the mentioned concentrations was added to the optimal Gel-bioglass nanocomposite hydrogels, fabricated and characterized. X-ray diffraction analysis, Fourier-transform infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, scanning electron microscopy, swelling and degradation rate assessment, mechanical properties, Inductively coupled plasma spectrometry, biocompatibility evaluate and optimize hydrogels. The results also confirmed that this type of hydrogel biocompatiable and increased the ALP activity (2.3 times). Based on the overall results, a hydrogel sample containing 5wt.% of bioactive glass was considered as the optimal sample. Then, before adding the extracellular matrix of dentin to the optimal
sample, the dentin modifications were confirmed by infrared spectroscopy and X-ray diffraction. The results of mechanical properties in dECM nanocomposite hydrogels significantly improved the compressive strength from 18.9 ± 0.5 kPa in Gel-BG hydrogel to 79.8± 3.3 kPa in Gel-5%BG 10%dECM. Also, a decrease rate of swelling and degradation was observed during 12 days of immersion compared to the Gel-5%BG hydrogel. The results also showed the deposition of apatite in the sample containing the lowest concentration of dECM (2.5 wt.%), which confirmed the bioactive behavior of the hybrid hydrogel. The relative improvement of bioactive behavior due to the presence of high amounts of d-ECM compared to the Gel 5%BG was confirmed by evaluation of calcium and phosphorus ions. evaluation of the interaction of SHED with dECM hydrogels showed that high biocompatibility of dECM hydrogels compared to the Gel- 5%BG during 7 days of cell culture. Also ALP activity in dECM hydrogels was higher than Gel-5%BG (1.8 times). Alizarin-red staining also showed a high rate of mineralization in samples containing 5 wt.% dECM due to the presence of Signaling molecules of d-ECM. Accordingly, GelMA-bioglass nanocomposite hydrogels / extracellular matrix of dentin nanocomposite hydrogels can be a good candidate for regeneration of damaged dental tissue.
