Silk Protein-Based Membrane for Guided Bone Regeneration

Abstract

Silk derived from the silkworm is known for its excellent biological and mechanical properties. It has been used in various fields as a biomaterial, especially in bone tissue engineering scaffolding. Recently, silk protein-based biomaterial has been used as a barrier membrane scaffolding for guided bone regeneration (GBR). GBR promotes bone regeneration in bone defect areas using special barrier membranes. GBR membranes should have biocompatibility, biodegradability, cell occlusion, the mechanical properties of space-making, and easy clinical handling. Silk-based biomaterial has excellent biologic and mechanical properties that make it a good candidate to be used as GBR membranes. Recently, various forms of silk protein-based membranes have been introduced, demonstrating excellent bone regeneration ability, including osteogenic cell proliferation and osteogenic gene expression, and promoting new bone regeneration in vivo. In this article, we introduced the characteristics of silk protein as bone tissue engineering scaffolding and the recent application of such silk material as a GBR membrane. We also suggested future studies exploring additional uses of silk-based materials as GBR membranes.

Síntese e caracterização de membranas biopoliméricas híbridas contendo apatitas e nanopartículas de prata

“…6,17 Nessa perspectiva, surge a engenharia de tecido ósseo com o propósito de desenvolver de materiais biomédicos que sejam implantados, a fim de facilitar o crescimento e a diferenciação celular no local do tecido lesionado; devido à um trauma, tumor ou infecção; permitindo, consequentemente, o reparo desse defeito ósseo. 18,19 A literatura [20][21][22][23] destaca o uso de membranas poliméricas para o favorecimento do processo de osseointegração, tendo em vista que essas ao revestirem implantes metálicos Introdução _____________________________________________________________________________________ 7 ou, ainda, outros enxertos ósseos comerciais, como partículas de Bio-Oss, podem favorecer a integração desses materiais nos locais defeituosos ao assegurar a migração seletiva de osteoblastos e células osteogênicas que promovem, consequentemente, o crescimento do novo tecido na interface desses implantes. Esse procedimento auxilia na redução dos riscos de rejeição associados a implantação desses materiais sintéticos na matriz óssea.…”

“…21 Nessa perspectiva foi desenvolvido o conceito de regeneração tecidual guiada (GTR, do inglês guided tissue regeneration) que envolve a colocação de uma membrana polimérica como uma barreira sobre os defeitos ósseos, para impedir que o crescimento de outros tecidos conjuntivos ou infiltrações de células indesejáveis, como as epiteliais, na área do tecido ósseo lesionado, afetando negativamente o processo de regeneração óssea. 20,[22][23][24] De acordo com Mota et al, 20 as células epiteliais são as primeiras células a migrar para o local da lesão, tornando-se um problema, uma vez que impedem a formação óssea. Dessa forma, o uso de membranas poliméricas como barreira deve favorecer a regeneração do tecido perdido e lesado, pois promove seletivamente o repovoamento de células específicas no espaço isolado, assegurando o tempo necessário para a ocorrência da proliferação osteoblástica e, consequentemente, da regeneração óssea no local do defeito ósseo.…”

“…Dessa forma, o uso de membranas poliméricas como barreira deve favorecer a regeneração do tecido perdido e lesado, pois promove seletivamente o repovoamento de células específicas no espaço isolado, assegurando o tempo necessário para a ocorrência da proliferação osteoblástica e, consequentemente, da regeneração óssea no local do defeito ósseo. 20,22,23 Além de fornecer função de barreira, têm-se desenvolvido membranas que desempenham uma função dupla ao promoverem a regeneração óssea guiada a partir da interface do defeito ósseo, acelerando, portanto, a ocorrência desse processo para o crescimento do novo tecido. 20,22,23 Para isso, o material as membranas devem deve fornecer suporte mecânico, isolar e manter o espaço do defeito, possuir capacidade de excluir tecidos ou células indesejáveis, ser biocompatível, osteocondutiva, osteoindutiva, osteointegrativa e de fácil manuseio clínico.…”

“…20,22,23 Além de fornecer função de barreira, têm-se desenvolvido membranas que desempenham uma função dupla ao promoverem a regeneração óssea guiada a partir da interface do defeito ósseo, acelerando, portanto, a ocorrência desse processo para o crescimento do novo tecido. 20,22,23 Para isso, o material as membranas devem deve fornecer suporte mecânico, isolar e manter o espaço do defeito, possuir capacidade de excluir tecidos ou células indesejáveis, ser biocompatível, osteocondutiva, osteoindutiva, osteointegrativa e de fácil manuseio clínico. [18][19][20]23 Nesse contexto, um aspecto que deve ser destacado é que a resposta do organismo a materiais implantados envolve uma série de eventos celulares que, idealmente, culminam na completa aposição entre o implante e o osso (osteointegração).…”

“…6 No caso de materiais utilizados nessa aplicação, além de biocompatíveis, devem ser idealmente osteoindutivos e osteocondutivos, ou seja, devem apresentar a capacidade de induzir e guiar, respectivamente, a formação do novo tecido ósseo ao longo da superfície do material, influenciando na diferenciação e maturação celular. 6 Diante dessa perspectiva, membranas para regeneração óssea guiada tem sido desenvolvidas em diferentes estudos 20,22 principalmente para aplicação na região óssea maxilofacial, em áreas de defeito ósseo após cisto e excisão do tumor, extração dentária e osso alveolar deficiente para a instalação de implante. No entanto, de acordo com Kwon e Seok, 22 as membranas disponíveis comercialmente para esse tipo de aplicação apresentam limitações em relação ao seu tipo de material, propriedades e preços altos.…”