Перспективы применения скаффолдов на основе полилактида в стоматологии. Обзор литературы
https://doi.org/10.33667/2078-5631-2026-1-7-11
Аннотация
Акутальность. Полимолочная кислота (PLA) широко используется в медицине и тканевой инженерии благодаря своей биосовместимости, биоразлагаемости и технологичности. Однако чистая PLA характеризуется хрупкостью, гидрофобностью и ограниченной остеоиндуктивностью, что требует ее модификации биоактивными компонентами. Цель обзора: проанализировать имеющиеся данные о композитах на основе PLA для регенерации костной ткани и определить наиболее перспективные области для их улучшения. Материалы и методы. Был проведен анализ экспериментальных исследований композитов на основе PLA с гидроксиапатитом, β-трикальцийфосфатом, биостеклом 45S5, минерализованным коллагеном, оксидом графена и целлюлозными нановолокнами. Были оценены пористость, прочность на сжатие, модуль упругости, биоразлагаемость, биоактивность и остеоиндуктивный потенциал, а также влияние технологий 3D-печати и наномодификации. Результаты. Введение минеральных и наноструктурированных наполнителей повышает механическую прочность и остеокондуктивность каркасов из PLA. Композиты PLA/45S5 демонстрируют наиболее сбалансированное сочетание прочности, макропористости ≥70% и биоактивности. Вывод. Наиболее перспективным направлением является разработка композитов PLA с биоактивным стеклом 45S5, которые обеспечивают оптимальный баланс механических и биологических свойств для регенерации костной ткани.
Об авторах
А. А. Долгалев
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ
Россия
Россия
Долгалев Александр Александрович – д.м.н., профессор, профессор кафедры стоматологии общей практики и детской стоматологии
AuthorID: 831419
Ставрополь
А. А. Таран
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ
Россия
Россия
Таран Артем Алексеевич – студент 4 курса лечебного факультета
AuthorID: 1303770
Ставрополь
А. К. Зеленский
ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ
Россия
Россия
Зеленский Андрей Константинович – студент 5 курса стоматологического факультета
AuthorID: 1259861
Ставрополь
Н. Р. Раджабов
ФГКУ «412 военный госпиталь Министерства обороны Российской Федерации»
Россия
Россия
Раджабов Нариман Раджабович – врач стоматолог-ортопед, стоматолог-хирург, начальник стоматологического отделения
Владикавказ
Список литературы
1. Rajewska J, Kowalski J, Matys J, Dobrzyński M, Wiglusz RJ. The Use of Lactide Polymers in Bone Tissue Regeneration in Dentistry – A Systematic Review. J Funct Biomater. 2023 Jan 31;14(2):83. doi: 10.3390/jfb14020083. PMID: 36826882; PMCID: PMC9961440.
2. Alavi MS, Memarpour S, Pazhohan-Nezhad H, et al. Applications of poly(lactic acid) in bone tissue engineering: A review article. Artif Organs. 2023;47(9):1423–1430. doi:10.1111/aor.14612.
3. Stella J.A., D’Amore A., Wagner W.R., Sacks M.S. On the biomechanical function of scaffolds for engineering load-bearing soft tissues. Acta Biomater 2010;6(7): 2365–2381. http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2010.01.001
4. Кузнецова Д.С., Тимашев П.С., Баграташвили В.Н., Загайнова Е.В. Костные имплантаты на основе скаффолдов и клеточных систем в тканевой инженерии (обзор). Соврем. технол. мед. 2014. 6(4):201–212. https://cyberleninka.ru/article/n/kostnye-implantaty-na-osnove-skaffoldov-i-kletochnyh-sistem-v-tkanevoy-inzhenerii-obzor.
5. da Silva D, Kaduri M, Poley M, et al. Biocompatibility, biodegradation and excretion of polylactic acid (PLA) in medical implants and theranostic systems. Chem Eng J. 2018;340:9–14. doi:10.1016/j.cej.2018.01.010.
6. Trivedi A.K., Gupta M., and Singh H. PLA based biocomposites for sustainable products: A review. Advanced Industrial and Engineering Polymer Re-search, 2023, vol. 6, no. 4, pp. 382–395.
7. Domb A.J., Kumar N. Biodegradable Polymers in Clinical Use and Clinical Development. John Wiley & Sons; 2011.
8. Bernardo MP, da Silva BCR, Hamouda AEI, de Toledo MAS, Schalla C, Rütten S, Goetzke R, Mattoso LHC, Zenke M, Sechi A. PLA/Hydroxyapatite scaffolds exhibit in vitro immunological inertness and promote robust osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells without osteogenic stimuli. Sci Rep. 2022 Feb 11;12(1):2333. doi: 10.1038/s41598-022-05207-w. PMID: 35149687; PMCID: PMC8837663.
9. Wang B, Ye X, Chen G, et al. Fabrication and properties of PLA/β-TCP scaffolds using liquid crystal display (LCD) photocuring 3D printing for bone tissue engineering. Front Bioeng Biotechnol. 2024;12:1273541. Published 2024 Feb 19. doi:10.3389/fbioe.2024.1273541.
10. Zhang H, Mao X, Du Z, et al. Three dimensional printed macroporous polylactic acid/hydroxyapatite composite scaffolds for promoting bone formation in a critical-size rat calvarial defect model. Sci Technol Adv Mater. 2016;17:136. doi: 10.1080/14686996.2016.1145532
11. Zimina A, Senatov F, Choudhary R, Kolesnikov E, Anisimova N. Biocompatibility and Physico-Chemical Properties of Highly Porous PLA/HA Scaffolds for Bone Reconstruction. 2020;12:2938. 10.3390/polym12122938.
12. Bernardo, M.P., da Silva, B.C.R., Hamouda, A.E.I. et al. PLA/Hydroxyapatite scaffolds exhibit in vitro immunological inertness and promote robust osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells without osteogenic stimuli. Sci Rep 12, 2333 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-05207-w.
13. Zhang X, Chen JL, Xing F, Duan X. Three-dimensional printed polylactic acid and hydroxyapatite composite scaffold with urine-derived stem cells as a treatment for bone defects. J Mater Sci Mater Med. 2022 Oct 3;33(10):71. doi: 10.1007/s10856-022-06686-z. PMID: 36190568; PMCID: PMC9529701.
14. Yanoso-Scholl L, Jacobson JA, Bradica G, Lerner AL, O’Keefe RJ, Schwarz EM, Zuscik MJ, Awad HA. Evaluation of dense polylactic acid/beta-tricalcium phosphate scaffolds for bone tissue engineering. J Biomed Mater Res A. 2010 Dec 1;95(3):717-26. doi: 10.1002/jbm.a.32868. PMID: 20725979; PMCID: PMC2958236.
15. Lou T, Wang X, Song G, Gu Z, Yang Z. Fabrication of PLLA/β-TCP nanocomposite scaffolds with hierarchical porosity for bone tissue engineering. Int J Biol Macromol. 2014;69:464–470. doi:10.1016/j.ijbiomac.2014.06.004.
16. Sultan S. et al., 2022. The Design of 3D-Printed Polylactic Acid–Bioglass Composite Scaffold: A Potential Implant Material for Bone Tissue Engineering. Molecules, 27, 7214. https://doi.org/10.3390/molecules27217214.
17. Dong Z, Gong J, Zhang H, Ni Y, Cheng L, Song Q, Tang L, Xing F, Liu M, Zhou C. Preparation and Characterization of 3D Printed Porous 45S5 Bioglass Bioceramic for Bone Tissue Engineering Application. Int J Bioprint. 2022 Sep 1;8(4):613. doi: 10.18063/ijb.v8i4.613. PMID: 36404785; PMCID: PMC9668581.
18. Zhu W. et al., 2023. Mineralized Collagen/Polylactic Acid Composite Scaffolds for Load-Bearing Bone Regeneration in a Developmental Model. Polymers, 15, 4194. https://doi.org/10.3390/polym15204194.
19. Šupová M. The Significance and Utilisation of Biomimetic and Bioinspired Strategies in the Field of Biomedical Material Engineering: The Case of Calcium Phosphat-Protein Template Constructs. Materials (Basel). 2020;13(2):327. Published 2020 Jan 10. doi:10.3390/ma13020327.
20. Wong SHM, Lim SS, Tiong TJ, Show PL, Zaid HFM, Loh HS. Preliminary In Vitro Evaluation of Chitosan-Graphene Oxide Scaffolds on Osteoblastic Adhesion, Proliferation, and Early Differentiation. Int J Mol Sci. 2020;21(15):5202. Published 2020 Jul 22. doi:10.3390/ijms21155202.
21. Shen G, Ren H, Shang Q, et al. Foxf1 knockdown promotes BMSC osteogenesis in part by activating the Wnt/β-catenin signalling pathway and prevents ovariectomy-induced bone loss. EBioMedicine. 2020;52:102626. doi:10.1016/j.ebiom.2020.102626.
22. Xu D, Wang C, Wu J, et al. Effects of Low-Concentration Graphene Oxide Quantum Dots on Improving the Proliferation and Differentiation Ability of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells through the Wnt/β-Catenin Signaling Pathway. ACS Omega. 2022;7(16):13546–13556. Published 2022 Apr 18. doi:10.1021/acsomega.1c06892.
23. Liu S, Zhang C, Li J, Zhang J, Wang Y, Hua J, Zheng Y. Fabrication and evaluation of PLA/CPP/GO composite scaffolds: the role of graphene oxide content in regulating properties. RSC Adv. 2025 Oct 31;15(49):41934–41945. doi: 10.1039/d5ra07168b. PMID: 41181028; PMCID: PMC12576886.
24. Zhang, Z.; Cao, B.; Jiang, N. The Mechanical Properties and Degradation Behavior of 3D-Printed Cellulose Nanofiber/Polylactic Acid Composites. Materials 2023, 16, 6197. https://doi.org/10.3390/ma16186197.
25. Wang Z, Chen L, Wang Y, Chen X, Zhang P. Improved Cell Adhesion and Osteogenesis of op-HA/PLGA Composite by Poly(dopamine)-Assisted Immobilization of Collagen Mimetic Peptide and Osteogenic Growth Peptide. ACS Appl Mater Interfaces. 2016;8(40):26559-26569. doi:10.1021/acsami.6b08733
26. Carreira AC, Alves GG, Zambuzzi WF, Sogayar MC, Granjeiro JM. Bone Morphogenetic Proteins: structure, biological function and therapeutic applications. Arch Biochem Biophys. 2014;561:64–73. doi:10.1016/j.abb.2014.07.011.
27. James AW. Review of Signaling Pathways Governing MSC Osteogenic and Adipogenic Differentiation. Scientifica (Cairo). 2013;2013:684736. doi:10.1155/2013/684736.
28. Koch FP, Weinbach C, Hustert E, Al-Nawas B, Wagner W. GDF-5 and BMP-2 regulate bone cell differentiation by gene expression of MSX1, MSX2, Dlx5, and Runx2 and influence OCN gene expression in vitro. Int J Periodontics Restorative Dent. 2012;32(3):285–293.
29. La W. G. et al., Bone morphogenetic protein-2 for bone regeneration – dose reduction through graphene oxide-based delivery. Carbon. 2014;78:428–438. doi: 10.1016/j.carbon.2014.07.023.
30. Yanrui Chen, Xingran Zhang, Fang Li, Jinxing Ma, Zhiwei Wang, Construction of antimicrobial peptides/alginate multilayers modified membrane: Antibiofouling performance and mechanisms, Chemical Engineering Journal, Volume 472, 2023, 144814, ISSN 1385-8947. https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.144814.
31. Chen L, Shao L, Wang F, Huang Y, Gao F. Enhancement in sustained release of antimicrobial peptide and BMP-2 from degradable three dimensional-printed PLGA scaffold for bone regeneration. RSC Adv. 2019 Apr 4;9(19):10494–10507. doi: 10.1039/c8ra08788a. PMID: 35515290; PMCID: PMC9062520.
Рецензия
Для цитирования:
Долгалев А.А., Таран А.А., Зеленский А.К., Раджабов Н.Р. Перспективы применения скаффолдов на основе полилактида в стоматологии. Обзор литературы. Медицинский алфавит. 2026;(1):7-11. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2026-1-7-11
For citation:
Dolgalev A.A., Taran A.A., Zelensky A.K., Radzhabov N.R. Prospects for the use of polylactide-based scaffolds in dentistry: a literature review. Medical alphabet. 2026;(1):7-11. (In Russ.) https://doi.org/10.33667/2078-5631-2026-1-7-11
Просмотров:
122
JATS XML
Послать статью по эл. почте 