Einfluss der Verhinderung der Kollagen-Degradation durch MMPs auf den Dentin-Klebeverbund
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Matrix‐Metalloproteinasen (MMPs) sind Proteine die Komponenten der extrazellulären Matrix abbauen können. Normale physiologische Prozesse wie z.B. Zellmigration, Regulation entzündlicher Prozesse, und Wundheilung sind von der kontrollierten Aktion dieser Enzyme und ihrer natürlichen Inhibitoren abhängig. Außerdem spielen MMPs bei vielen pathologischen Veränderungen des Zellgewebes eine entscheidende Rolle. Eine Dysregulation der MPP‐Genexpression kann zur Entstehung von Metastasenbildung, Arthritis, Autoimmunkrankheiten und Periodontitis führen. Die heute bekannten über 20 MMPs werden in 3 Untergruppen aufgeteilt die Kollagenasen, Gelatinasen und die Stromelysine. MMP‐2, MMP‐8 und MMP‐9 gehören zu den Kollagenasen bzw Gelatinasen und werden in aktiver Form im Dentin humaner Zähne expremiert. Es ist bekannt, dass diese MMPs im Dentin aktiv am Abbau der Collagen Fibrillen beteiligt sind. Zusätzlich werden MMPs durch die Zahnbehandlung mit kommerziellen nicht‐selbstätzenden Bondersystemen sowie den selbstätzenden Bondersystemen freigesetzt. Derartige Systeme finden Verwendung bei der adhäsiven Befestigung von Kunststofffüllungen und ‐kronen. Deshalb sollte im Verlauf der Förderungsperiode geprüft werden, ob es möglich ist spezifisch die im Dentin natürlich auftretenden MMPs zu inhibieren. Dabei sollten die Biokompatibilität der gängigen dentalen Präparate nicht zu kompromittieren und nach Möglichkeit eine Verbesserung des Klebeverbundes zu erzielen. In dieser Arbeit wurde ein neues polymerbasiertes Komposit für zahnmedizinische Anwendungen entwickelt, an das eine funktionelle Gruppe mit einer inhibierenden Wirkung auf Kollagen abbauende Enzyme (Matrix Metallo‐Proteinasen: MMP, MMP‐Inhibitor MMPI) gekoppelt wurde. Das ursprünglich als funktionelle Gruppe vorgesehene Chlorhexidin eignete sich nicht zur Kopplung an das Polymer. Erfolgreich war die Verwendung von N‐Tosyl‐1‐6‐hexamethylendiamin, das ebenfalls eine MMP‐inhibierende Wirkung besitzt und im Rahmen dieses Projektes neu entwickelt wurde. Das im Verlauf der Bewilligungsphase synthetisierte Polymer‐MMPI‐Gemisch unterschied sich in seiner Biokompatibilität nicht von dem hier getesteten kommerziellen Produkt. Die Genexpressionsanalysen, sowie die MMP‐Aktivitätsmessungen im Dentin haben ergeben, dass der verwendete MMP‐Inhibitor biologisch aktiv ist. Vor allem die Untersuchungen im Dentin zeigten, dass der hier verwendete MMP‐Inhibitor sich ähnlich verhält wie andere in der Literatur beschrieben MMP‐Inhibitoren. Jedoch führte die Zugabe des MMP‐Inhibitors zu dem hier getesteten kommerziellen Produkt zu einer dramatischen Verringerung des Haftverbundes. Damit wurde eine der Aufgabenstellungen nicht erfüllt. Eine Verwendung geringerer Mengen MMPI, wie in der Literatur beschrieben, hätte jedoch zur Folge gehabt, dass die biologische Aktivität des hier verwendeten MMP‐Inhibitor kompromittiert bzw. aufgehoben worden wäre. Als Überraschung könnte man die erfolglosen Kopplungsversuche des Chlorhexidins bezeichnen, woraufhin als ein neues, zusätzliches Ziel die Entwicklung einer neuen MMP‐inhibierenden Verbindung gesetzt wurde. Eher eine herbe Enttäuschung als eine „Überraschung“ war jedoch, als sich herausstellte, dass die Zugabe des Polymer‐MMPI‐Gemisches zu dem kommerziellen Produkt eine drastische Verminderung des Haftverbundes zur Folge hatte.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Highly Branched polymer for dental composites. In: European Polymer Congress, EPF 2009. Graz (A), 12.‐17.07.2009
Aksal, N., Boschetti de Fierro, A., Simon, P., Abetz, V.
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The role of host‐derived dentinal matrix metalloproteinases in reducing dentin bonding of resin adhesives. Int J Oral Sci 2009;1:163‐176
Zhang, S.C., Kern, M.
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Elastisches Material mit einem auf Partikelebene durch Nanodrahtbrücken zwischen Partikeln überbrücktem Porenraum. DE 10 2010 012 385.4, 2010
Claus, M., Mishra, M. Y. , Preuße, T., Wolpert, C., Kaps, S., Adelung, R.
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MMP‐inhibitors in a total‐etch‐adhesive‐bonding‐ system: MMP‐activity, odontoblast survival, immune‐competence and MMP‐expression. J Dent Res 2011;90, Spec Iss A: Abstr No 275
Quabius, E.S., Zhang, S., Aksal, N., Kern, M.
