A sinalização redox induz a proteína ribossômica do receptor de laminina

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 7742 (2022) Citar este artigo

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Os biomateriais atuais substituem efetivamente as estruturas biológicas, mas são limitados por infecções e falhas materiais a longo prazo. Este estudo examinou os mecanismos moleculares dos tratamentos de descarga luminosa por radiofrequência (RFGDT) na mediação da desinfecção de superfícies de biomateriais e, simultaneamente, na promoção da fixação e proliferação celular. Os biomateriais dentários foram submetidos a RFGDT e foi avaliada a viabilidade de espécies microbianas orais, nomeadamente Streptococcus mutantes (SM), Streptococcus gordonii (SG), Moraxella catarrhalis (MC) e Porphyromonas gingivalis (PG). A fixação celular e a sobrevivência de uma linha celular pré-odontoblástica, MDPC-23, foram examinadas. Finalmente, investigações mecanísticas sobre geração redox e sinalização biológica foram investigadas. Com base em suas composições, os biomateriais dentários induziram espécies reativas de oxigênio (ROS) após RFGDT dependente da dose. A viabilidade microbiana reduzida foi evidente após RFGDT nas espécies catalase-negativas (SM e SG) mais proeminentemente do que nas espécies catalase-positivas (MC e PG). Ensaios de adesão celular observaram melhora na fixação e sobrevivência do MDPC-23. Os pré-tratamentos com N-acetilcisteína (NAC) e catalase anularam essas respostas. Os imunoensaios observaram a expressão a jusante induzida por redox de um receptor de laminina, a Proteína Ribossômica SA, após RFGDT. Assim, o redox induzido por RFGDT medeia antimicrobiano e melhora as respostas celulares, como adesão e proliferação. Juntas, essas observações fornecem uma justificativa mecanicista para a utilidade clínica do RFGDT com biomateriais dentários para aplicações clínicas regenerativas.

Os biomateriais permitiram que a engenharia de tecidos evoluísse de uma ciência emergente para o seu atual papel fundamental na liderança da medicina regenerativa clínica1,2,3. Esses sistemas de biomateriais foram prontamente adotados em vários campos clínicos para substituições estéticas e funcionais. Tem havido um enorme progresso nos sistemas de biomateriais, desde transportadores passivos e biocompatíveis ou substitutos inertes até sistemas bioativos ou inteligentes atuais, capazes de capacidades de detecção e resposta4,5. Os avanços nesses campos abrangeram composições mais recentes, características nanotopológicas otimizadas, sistemas de biomateriais acionados biofisicamente e de liberação controlada, entre muitos outros. Estes avanços estão intimamente ligados ao progresso no desenvolvimento e na biologia das células estaminais, permitindo uma compreensão crítica da regulação celular durante a cicatrização e regeneração dos tecidos6,7,8. Estes incluem regulação intrínseca com fatores transcricionais chave, organização genética, sinalização, metabolômica e regulação extrínseca com membrana, envolvimento de ligantes em nanoescala e sinalização parácrina. Além disso, entre estes factores extrínsecos, o papel da metagenómica da microbiota generalizada é agora melhor compreendido, enfatizando ainda mais a necessidade de uma desinfecção eficaz9,10,11,12,13.

A cavidade oral apresenta vários desafios únicos com os seus constituintes biológicos de tecidos moles e duros. Esses tecidos orais representam um nicho anatômico exclusivo onde o tecido duro (dentes) é exposto através do tecido mole (gengiva) através de uma interface delicada, mas rigorosa. A importância de um microbioma oral saudável e o impacto da disbiose na saúde oral e sistémica estão bem estabelecidos14,15,16. Esses aspectos apresentam desafios significativos para as substituições de biomateriais devido ao constante ataque biomecânico, microbiológico e vigilância imunológica no ambiente bucal. A combinação de estresse físico, enzimas microbiológicas e derivadas do hospedeiro, infecções e subprodutos de degradação podem contribuir sinergicamente para a falha do biomaterial17,18. No entanto, a odontologia tem utilizado de forma muito eficaz cerâmica, metal, polímeros e suas combinações como restaurações, próteses ou implantes que são parte integrante dos cuidados clínicos atuais. Tecnologias recentes, como impressões digitais, tomografia computadorizada de feixe cônico de alta resolução (CBCT), impressão 3D subtrativa e aditiva, aceleraram a sofisticação no design de dispositivos e reduziram os prazos de produção, permitindo a fabricação na cadeira19. Esses avanços com dispositivos de biomateriais fabricados sob medida enfatizam ainda mais a necessidade de explorar técnicas práticas de desinfecção em consultório.