Биомиметика эмали — вымысел или будущее стоматологии

Зубная эмаль — это сложная минерализованная ткань, состоящая из длинных параллельных апатитных кристаллов, организованных в пересекающиеся эмалевые пробы (rods). В последние годы были предложены многочисленные подходы к созданию или регенерации этого привлекательного биоматериала, характеризующегося высокой механической прочностью в сочетании с относительной упругостью и биосовместимостью. В данном обзоре рассматриваются пять путей к инженерии эмалевой ткани: (i) синтез эмали с помощью физико-химических методов, (ii) рост эмалевых кристаллов, направляемый белковой матрицей, (iii) реминерализация поверхности эмали, (iv) клеточная инженерия эмали и (v) биологическая регенерация эмали, основанная на de novo индукции морфогенеза зуба. Физические методы синтеза с использованием экстремальных условий окружающей среды, таких как рН, температура и давление, приводили к образованию эмалеподобных кристаллических структур. Биохимические методы, опирающиеся на эмалевые белки в качестве шаблонных матриц, способствовали росту удлинённых кристаллов фосфата кальция. В подтверждение жизнеспособности этого биохимического подхода нами и другими были успешно вырастены эмалеподобные апатитные кристаллы, организованные в пересекающиеся эмалевые пробы, с использованием органической матрицы эмалевых белков. Другие исследования, рассмотренные в обзоре, применяли пептиды, производные амелогенина, или самособирающиеся дендримеры для реминерализации минерал-дефицитных белых поражений на поверхностях зубов. До настоящего времени клеточная инженерия эмали сдерживалась ограничениями существующих линий амелобластов; эти ограничения могут быть преодолены с помощью новых технологий культивирования клеток. Наконец, регенерация целого зуба посредством реактивации сигнальных путей, запускаемых в ходе естественного развития эмали, представляет собой биологический путь к достоверной регенерации эмали. В обзоре суммировано современное состояние инженерии эмали и даны перспективы будущих возможностей по регенерации этой, возможно, наиболее удивительной из всех зубных тканей. Пять рассмотренных путей создания эмали обещают значительный потенциал для разработки новых технологий, биоматериалов и биотехнологий для регенерации эмалевой ткани. Зубная эмаль является уникальным тканеспецифическим биоматериалом с исключительными структурными и механическими свойствами. В последние годы были применены многие подходы к созданию или регенерации этой сложной ткани; Mirali Pandya и Thomas G. H. Diekwisch (Texas A&M College of Dentistry, USA) провели обзор текущего состояния и перспектив инженерии эмали и пришли к выводу, что перечисленные подходы помогут выявить биологические механизмы, ведущие к формированию зубной эмали.