ジルコニア表面に生物活性絹フィブロインマイクログルーブコーティングを施すことで、インプラント周囲軟組織の血管新生を促進する

Enhancing angiogenesis in peri-implant soft tissue with bioactive silk fibroin microgroove coatings on zirconia surfaces.

抄録

ジルコニア製アバットメントと修復物は、インプラント修復の審美性を向上させたが、インプラント周囲炎は長期的な成功にとって重大な脅威となっている。インプラント周囲の軟組織は、炎症とそれに続く骨喪失に対する重要な生物学的バリアです。インプラント周囲炎は、歯周炎と同様、急速に進行し、広範囲に及ぶ組織損傷を引き起こします。特にインプラント周囲の結合組織は血管密度が低いため、感染と闘い、必要な栄養素を供給する能力が損なわれる。この組織内の血管は治癒に不可欠であり、血管新生は免疫防御と組織修復に重要な役割を果たしている。インプラント周囲軟組織の血管新生を促進することは、組織統合と炎症制御に有望である。マイクログルーブ表面は血管の成長を誘導する可能性を示しているが、ジルコニア表面にマイクログルーブを刻むためにサブトラクティブ技術を使用すると、機械的完全性が損なわれる可能性がある。本研究では、インクジェット印刷を利用して、ジルコニア表面にさまざまなサイズの生体活性絹フィブロイン微細溝（SFMG）コーティングを作製した。特に幅90µm、深さ10µmのSFMGコーティングは、ヒト臍帯静脈内皮細胞（HUVEC）をマイクログルーブに沿って効果的に誘導し、増殖、遊走、チューブ形成を促進した。SFMGコーティング上で増殖したHUVECでは、血管内皮増殖因子Aと線維芽細胞増殖因子の発現が上昇した。さらに、SFMGコーティングはPI3K-AKT経路を活性化し、HUVECにおける解糖系酵素遺伝子の発現を増加させた。結論として、SFMGコーティングは、PI3K-AKT経路と解糖系を活性化することにより、HUVECの増殖と血管新生の可能性を高め、ジルコニア製アバットメントと修復物における組織統合の改善と炎症の軽減に有望である。

Zirconia abutments and restorations have improved the aesthetic appeal of implant restoration, yet peri-implantitis poses a significant threat to long-term success. The soft tissue surrounding implants is a crucial biological barrier against inflammation and subsequent bone loss. Peri-implantitis, akin to periodontitis, progresses rapidly and causes extensive tissue damage. Variations in tissue structure significantly influence disease progression, particularly the lower vascular density in peri-implant connective tissue, compromising its ability to combat infection and provide essential nutrients. Blood vessels within this tissue are vital for healing, with angiogenesis playing a key role in immune defense and tissue repair. Enhancing peri-implant soft tissue angiogenesis holds promise for tissue integration and inflammation control. Microgroove surfaces have shown potential in guiding vessel growth, but using subtractive technologies to carve microgrooves on zirconia surfaces may compromise mechanical integrity. In this study, we utilized inkjet printing to prepare bioactive silk fibroin microgrooves (SFMG) coating with different sizes on zirconia surfaces. SFMG coating, particularly with 90 µm width and 10 µm depth, effectively directed human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) along microgrooves, promoting their proliferation, migration, and tube formation. The expression of vascular endothelial growth factor A and fibroblast growth factor in HUVECs growing on SFMG coating was upregulated. Additionally, the SFMG coating activated the PI3K-AKT pathway and increased glycolytic enzyme gene expression in HUVECs. In conclusion, SFMG coating enhances HUVEC growth and angiogenesis potential by activating the PI3K-AKT pathway and glycolysis, showing promise for improving tissue integration and mitigating inflammation in zirconia abutments and restorations.