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Publication
Hydrogel-based systems used in dentistry to promote tissue regeneration
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| Projeto de pós-graduação_40918 | 877.99 KB | Adobe PDF |
Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Oral diseases represent a serious and growing worldwide public health, becoming a pronounced challenge in developed and developing countries.
Numerous treatments are already well-established in dentistry in order to treat a vast range of pathologies. Still, the use of effective materials prompting the fast and improved predictability of dental tissue regeneration with a minimization of surgical errors/side effects and an enhanced operational flow is still restricted. To overcome these limitations, the development of new materials capable of being used as synthetic extracellular matrices in tissue regeneration with good biocompatibility, biodegradability, and flexible mechanical properties is mandatory. In this context, the hydrogel-based systems have been established as promising materials that exhibit the mentioned features, being effective in mimetizing the native cell microenvironment.
This narrative review focuses on the systematization/analysis of the hydrogel-based systems capabilities in dentistry to promote tissue regeneration – periodontal, dental pulp regeneration, and enamel remineralization, being also described the general features of this class of materials – classification, preparation strategies, characterization system, peculiar properties, and general applications.
The literature survey was carried out in the PubMed, Scopus, and Web of Science databases using the keywords: "Hydrogel", "Oral tissue", "Dental tissue", "Regeneration", "Tissue regenerative engineering" and "Dentistry" combined with each other with the Boolean operator AND, and OR. The PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) guidelines were used, being included in this review a total of ninety one publications after the screening process.
The development of hydrogel-based materials acting as carriers in the delivery of stem cells, drugs, and therapeutic agents is an exciting research field, that is still in an early stage in dentistry. These materials exhibit a huge potential in the dental tissue regeneration in modern dental medicine due to their peculiar features and tunable physical and chemical characteristics that allow them to mimetize the extracellular matrix, the release of signal molecules and the regulation of the stem cell behavior. However, the development of easier and more appealing preparation processes from an economic point of view and the lack of robust safety studies to some extent constitute the main issues in translation research from academia to industry.
As doenças orais representam um grave e crescente problema de saúde pública, a nível mundial, tornando-se um desafio acentuado nos países desenvolvidos e em desenvolvimento. Na medicina dentária, inúmeros tratamentos encontram-se já bem estabelecidos para o tratamento de uma vasta gama de patologias. Porém, a utilização de materiais eficazes que permitam uma rápida e melhor previsibilidade da regeneração dos tecidos dentários, com uma minimização dos erros cirúrgicos/efeitos secundários e um melhor fluxo operacional, é ainda restrita. De modo a ultrapassar estas limitações, é imperativo o desenvolvimento de novos materiais capazes de serem utilizados como matrizes extracelulares sintéticas na regeneração de tecidos, os quais exibam boa biocompatibilidade, biodegradabilidade e propriedades mecânicas flexíveis. Neste contexto, os sistemas baseados em hidrogéis têm-se afirmado como materiais promissores que exibem as caraterísticas mencionadas, sendo eficazes na mimetização do microambiente celular. Esta revisão narrativa possui como foco a sistematização/análise das capacidades dos sistemas à base de hidrogéis em medicina dentária para promover a regeneração de tecidos – regeneração periodontal, da polpa dentária e remineralização do esmalte, sendo também descritas as caraterísticas gerais desta classe de materiais - classificação, estratégias de preparação, sistema de caraterização, propriedades peculiares e aplicações gerais. A pesquisa bibliográfica foi realizada nas bases de dados PubMed, Scopus e Web of Science, utilizando as palavras-chave: “Hydrogel”, ‘Oral tissue’, ‘Dental tissue’, ‘Regeneration’, ‘Tissue regenerative engineering’ e ‘Dentistry’ combinadas entre si com o operador booleano AND, e OR. Nesta revisão, foram utilizadas as diretrizes PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), tendo sido incluídas um total de noventa e uma publicações após o processo de análise de adequação dos artigos ao assunto aqui abordado. O desenvolvimento de materiais à base de hidrogel que atuam como transportadores na entrega de células estaminais, fármacos e agentes terapêuticos constitui um importante campo de investigação, o qual se encontra ainda numa fase inicial na medicina dentária. Estes materiais apresentam um enorme potencial na regeneração dos tecidos dentários em medicina dentária moderna, devido às suas caraterísticas peculiares e às suas caraterísticas físicas e químicas passíveis de serem moldadas, o que lhes confere a capacidade de mimetizar a matriz extracelular, a libertação de moléculas sinalizadoras e a regulação do comportamento das células estaminais. No entanto, o desenvolvimento de processos de preparação mais fáceis e mais apelativos do ponto de vista económico e a falta de estudos de segurança robustos constituem, em certa medida, os principais problemas na translação da investigação do meio académico para a indústria.
As doenças orais representam um grave e crescente problema de saúde pública, a nível mundial, tornando-se um desafio acentuado nos países desenvolvidos e em desenvolvimento. Na medicina dentária, inúmeros tratamentos encontram-se já bem estabelecidos para o tratamento de uma vasta gama de patologias. Porém, a utilização de materiais eficazes que permitam uma rápida e melhor previsibilidade da regeneração dos tecidos dentários, com uma minimização dos erros cirúrgicos/efeitos secundários e um melhor fluxo operacional, é ainda restrita. De modo a ultrapassar estas limitações, é imperativo o desenvolvimento de novos materiais capazes de serem utilizados como matrizes extracelulares sintéticas na regeneração de tecidos, os quais exibam boa biocompatibilidade, biodegradabilidade e propriedades mecânicas flexíveis. Neste contexto, os sistemas baseados em hidrogéis têm-se afirmado como materiais promissores que exibem as caraterísticas mencionadas, sendo eficazes na mimetização do microambiente celular. Esta revisão narrativa possui como foco a sistematização/análise das capacidades dos sistemas à base de hidrogéis em medicina dentária para promover a regeneração de tecidos – regeneração periodontal, da polpa dentária e remineralização do esmalte, sendo também descritas as caraterísticas gerais desta classe de materiais - classificação, estratégias de preparação, sistema de caraterização, propriedades peculiares e aplicações gerais. A pesquisa bibliográfica foi realizada nas bases de dados PubMed, Scopus e Web of Science, utilizando as palavras-chave: “Hydrogel”, ‘Oral tissue’, ‘Dental tissue’, ‘Regeneration’, ‘Tissue regenerative engineering’ e ‘Dentistry’ combinadas entre si com o operador booleano AND, e OR. Nesta revisão, foram utilizadas as diretrizes PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses), tendo sido incluídas um total de noventa e uma publicações após o processo de análise de adequação dos artigos ao assunto aqui abordado. O desenvolvimento de materiais à base de hidrogel que atuam como transportadores na entrega de células estaminais, fármacos e agentes terapêuticos constitui um importante campo de investigação, o qual se encontra ainda numa fase inicial na medicina dentária. Estes materiais apresentam um enorme potencial na regeneração dos tecidos dentários em medicina dentária moderna, devido às suas caraterísticas peculiares e às suas caraterísticas físicas e químicas passíveis de serem moldadas, o que lhes confere a capacidade de mimetizar a matriz extracelular, a libertação de moléculas sinalizadoras e a regulação do comportamento das células estaminais. No entanto, o desenvolvimento de processos de preparação mais fáceis e mais apelativos do ponto de vista económico e a falta de estudos de segurança robustos constituem, em certa medida, os principais problemas na translação da investigação do meio académico para a indústria.
Description
Keywords
Hydrogel Dentistry Regeneration Periodontal disease Dental pulp Enamel remineralization Hidrogel Medicina dentária Regeneração Doença periodontal Polpa dentária Remineralização de esmalte