La segnalazione redox induce la proteina ribosomiale del recettore della laminina

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7742 (2022) Citare questo articolo

934 accessi

1 Citazioni

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

Gli attuali biomateriali sostituiscono efficacemente le strutture biologiche, ma sono limitati da infezioni e guasti dei materiali a lungo termine. Questo studio ha esaminato i meccanismi molecolari dei trattamenti con scarica luminescente a radiofrequenza (RFGDT) nel mediare la disinfezione delle superfici dei biomateriali e contemporaneamente promuovere l'attaccamento e la proliferazione cellulare. I biomateriali dentali sono stati sottoposti a RFGDT e è stata valutata la vitalità delle specie microbiche orali, vale a dire i mutanti di Streptococcus (SM), Streptococcus gordonii (SG), Moraxella catarrhalis (MC) e Porphyromonas gingivalis (PG). Sono stati esaminati l'attaccamento cellulare e la sopravvivenza di una linea cellulare pre-odontoblasta, MDPC-23. Infine, sono state approfondite indagini meccanicistiche sulla generazione redox e sulla segnalazione biologica. In base alla loro composizione, i biomateriali dentali hanno indotto specie reattive dell’ossigeno (ROS) a seguito di RFGDT dose-dipendente. La ridotta vitalità microbica era evidente in seguito a RFGDT nelle specie catalasi negative (SM e SG) in modo più evidente rispetto alle specie catalasi positive (MC e PG). I test di adesione cellulare hanno rilevato un miglioramento dell'attaccamento e della sopravvivenza dell'MDPC-23. I pretrattamenti con N-acetilcisteina (NAC) e catalasi hanno annullato queste risposte. I test immunologici hanno rilevato l'espressione a valle indotta da ossidoriduzione di un recettore della laminina, la proteina ribosomiale SA, in seguito a RFGDT. Pertanto, il redox indotto da RFGDT media l'azione antimicrobica e migliora le risposte cellulari come l'adesione e la proliferazione. Queste osservazioni insieme forniscono una logica meccanicistica per l’utilità clinica di RFGDT con biomateriali dentali per applicazioni cliniche rigenerative.

I biomateriali hanno consentito all'ingegneria dei tessuti di evolversi da scienza emergente al suo attuale ruolo fondamentale nella guida della medicina clinica rigenerativa1,2,3. Questi sistemi biomateriali sono stati prontamente adottati in vari campi clinici per l'estetica e le sostituzioni funzionali. Sono stati compiuti enormi progressi nei sistemi biomateriali, passando da vettori passivi e biocompatibili o sostituti inerti agli attuali sistemi bioattivi o intelligenti capaci di capacità di rilevamento e risposta4,5. I progressi in questi campi hanno compreso composizioni più nuove, caratteristiche nanotopologiche ottimizzate, sistemi biomateriali attivati ​​biofisicamente e a rilascio controllato, tra molti altri. Questi progressi sono strettamente legati ai progressi nello sviluppo e nella biologia delle cellule staminali, consentendo una comprensione critica della regolazione cellulare durante la guarigione e la rigenerazione dei tessuti6,7,8. Questi includono la regolazione intrinseca con fattori trascrizionali chiave, l'organizzazione dei geni, la segnalazione, la metabolomica e la regolazione estrinseca con membrana, coinvolgimento di ligandi su scala nanometrica e segnalazione paracrina. Inoltre, tra questi fattori estrinseci, il ruolo della metagenomica del microbiota pervasivo è ora meglio compreso, sottolineando ulteriormente la necessità di una disinfezione efficace9,10,11,12,13.

La cavità orale presenta diverse sfide uniche con i suoi costituenti biologici dei tessuti molli e duri. Questi tessuti orali rappresentano un'esclusiva nicchia anatomica in cui i tessuti duri (denti) sono esposti attraverso i tessuti molli (gengiva) attraverso un'interfaccia delicata ma rigorosa. L’importanza di un microbioma orale sano e l’impatto della disbiosi sulla salute orale e sistemica sono stati ben accertati14,15,16. Questi aspetti presentano sfide significative per la sostituzione dei biomateriali a causa del costante attacco biomeccanico, microbiologico e della sorveglianza immunologica nell’ambiente orale. La combinazione di stress fisico, enzimi microbiologici e derivati ​​dall'ospite, infezioni e sottoprodotti della degradazione possono tutti contribuire sinergicamente al fallimento del biomateriale17,18. Ciononostante, l’odontoiatria ha utilizzato in modo molto efficace la ceramica, il metallo, i polimeri e le loro combinazioni come restauri, protesi o impianti che sono parte integrante dell’attuale assistenza clinica. Tecnologie recenti come le impronte digitali, la tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT) ad alta risoluzione, la stampa 3D sottrattiva e additiva hanno accelerato la sofisticazione nella progettazione dei dispositivi e ridotto i tempi di produzione consentendo la fabbricazione alla poltrona19. Questi progressi con i dispositivi biomateriali fabbricati su misura sottolineano ulteriormente la necessità di esplorare tecniche pratiche di disinfezione in studio.