inovmedИнновационная медицина КубаниInnovative Medicine of Kuban2541-9897Scientific Research Institute – Ochapovsky Regional Clinical Hospital No. 110.35401/2541-9897-2024-9-4-93-100inovmed-992Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯЕXPERIMENTAL RESEARCHКомплексная оценка децеллюляризированной пульпы зуба в качестве нового биоматериала для регенерации пульпо-дентинного комплексаComprehensive Evaluation of Decellularized Dental Pulp as a New Biomaterial for Regeneration of the Pulp-Dentin Complexhttps://orcid.org/0000-0003-2451-6813МелконянК. И.MelkonianK. I.

Мелконян Карина Игоревна - к. м. н., доцент, заведующая центральной научно-исследовательской лабораторией.

350063, Краснодар, ул. М. Седина, 4

Karina I. Melkonian - Cand. Sci. (Med.), Associate Professor, Head of the Central Research Laboratory, Kuban State Medical University.

ulitsa M. Sedina 4, Krasnodar, 350063

cnil.ksma@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2962-3212РусиноваТ. В.RusinovaT. V.

Русинова Татьяна Викторовна - к. б. н., научный сотрудник центральной научно-исследовательской лаборатории.

Краснодар

Tatyana V. Rusinova - Cand. Sci. (Bio.), Researcher at the Central Research Laboratory, Kuban State Medical University.

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0003-0675-6581Запорожская-АбрамоваЕ. С.Zaporozhskaya-AbramovaE. S.

Запорожская-Абрамова Екатерина Сергеевна - к. м. н., доцент кафедры терапевтической стоматологии.

Краснодар

Ekaterina S. Zaporozhskaya-Abramova - Cand. Sci. (Med.), Associate Professor at the Therapeutic Dentistry Department, Kuban State Medical University.

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0002-5269-6578СолопЕ. A.SolopE. A.

Солоп Елизавета Александровна - лаборант-исследователь центральной научно-исследовательской лаборатории.

Краснодар

Elizaveta A. Solop - Laboratory Research Technician, Central Research Laboratory, Kuban State Medical University.

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0001-5725-6902КарташевскийИ. И.KartashevskiyI. I.

Карташевский Игорь Игоревич - студент 4-го курса стоматологического факультета.

Краснодар

Igor I. Kartashevskiy - 4th Year Student, Faculty of Dentistry, Kuban State Medical University.

Krasnodar

https://orcid.org/0009-0001-0108-7537КнышоваС. А.KnyshovaS. A.

Кнышова София Александровна - студентка 6-го курса стоматологического факультета.

Краснодар

Sofiya A. Knyshova - 6th Year Student, Faculty of Dentistry, Kuban State Medical University.

Krasnodar

https://orcid.org/0000-0001-9585-4444РисованнаяО. Н.RisovannayaO. N.

Рисованная Ольга Николаевна - д. м. н., доцент, профессор кафедры стоматологии.

Краснодар

Olga N. Risovannaya - Dr. Sci. (Med.), Associate Professor, Professor at the Dentistry Department, Kuban State Medical University.

Krasnodar

Кубанский государственный медицинский университетРоссияKuban State Medical UniversityRussian Federation2024301220240493100Copyright © Мелконян К.И., Русинова Т.В., Запорожская-Абрамова Е.С., Солоп Е.A., Карташевский И.И., Кнышова С.А., Рисованная О.Н., 20242024Мелконян К.И., Русинова Т.В., Запорожская-Абрамова Е.С., Солоп Е.A., Карташевский И.И., Кнышова С.А., Рисованная О.Н.Melkonian K.I., Rusinova T.V., Zaporozhskaya-Abramova E.S., Solop E.A., Kartashevskiy I.I., Knyshova S.A., Risovannaya O.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.innovmedkub.ru/jour/article/view/992Цель исследования

Цель исследования: Разработка детергентно-энзиматического метода получения децеллюляризированного каркаса пульпы зуба и оценка его качества для использования в регенеративной эндодонтии.

Материалы и методы

Материалы и методы: Основой для создания биоматериала и получения мезенхимальных стволовых клеток (МСК) была пульпа зуба третьих моляров, удаленных по ортодонтическим показаниям у пациентов в возрасте от 14 до 18 лет. Образцы пульпы подвергались детергентно-энзиматической обработке для получения децеллюляризированного каркаса. Оценка пролиферативной активности и жизнеспособности МСК пульпы зуба после культивирования с каркасом пульпы зуба осуществлялась с помощью окрашивания трипановым синим и XTT-теста. Для оценки тканевой реакции проводилась подкожная имплантация нативной и децеллюляризированной пульпы зуба крысам линии Вистар, на 7-е и 14-е сут. осуществляли эксплантацию образцов для окрашивания гематоксилин-эозином.

Результаты

Результаты: Результаты детергентно-энзиматической обработки пульпы зуба показали отсутствие ядерного материала, при этом гистоархитектоника пульпы зуба незначительно нарушалась. Содержание ДНК в образцах децеллюляризированного каркаса составило 22,79±2,1 нг/мг ткани, количество ДНК в нативных образцах – 78,5±5,4 нг/мг ткани. По результатам XTT-теста не было установлено цитотоксичности децеллюляризированного каркаса по отношению к МСК. Биоптаты крыс, которым была имплантирована децеллюляризированная пульпа зуба, характеризовались отсутствием признаков воспаления.

Заключение

Заключение: Полученные результаты позволят в дальнейшем создать биоматериал, который послужит основой тканеинженерной конструкции пульпы зуба и может быть использован для регенерации пульпо-дентинного комплекса.

Objective

Objective: To develop a detergent-enzymatic method and evaluate the quality of a decellularized pulp scaffold for regenerative endodontics.

Materials and methods

Materials and methods: Biomaterial and mesenchymal stem cells (MSCs) were derived from dental pulp that was obtained following third molar extraction indicated for orthodontic reasons in patients aged 14-18 years. The detergent-enzymatic method enabled to obtain a decellularized scaffold from pulp samples. The proliferative activity and viability of dental pulp-derived MSCs were assessed using trypan blue staining and XTT assay. To assess tissue response, Wistar rats underwent subcutaneous implantation of native and decellularized dental pulp. Explanted samples were stained with hematoxylin-eosin on days 7 and 14.

Results

Results: The detergent-enzymatic treatment of the dental pulp demonstrated the absence of nuclear material, whereas the histoarchitecture of the dental pulp was disturbed. The DNA content in the sample of the decellularized scaffold was 22.79 ± 2.1 ng/mg of tissue; the amount of DNA in the native sample was 78.5 ± 5.4 ng/mg of tissue. According to XTT assay results, no cytotoxicity of the decellularized scaffold against MSCs was found. Biopsy specimens of the rats with implanted decellularized dental pulp were characterized by no signs of inflammation.

Conclusions

Conclusions: The study results will enable to create a biomaterial that can be the base of a tissue-engineered structure of the dental pulp and be used for the regeneration of the pulp-dentin complex.

регенерация пульпы зубадецеллюляризированная пульпа зубарегенерация пульпо-дентинного комплексарегенеративная эндодонтиярегенеративная медицинадецеллюляризацияdental pulp regenerationdecellularized dental pulpdentin-pulp complex regenerationregenerative endodonticsregenerative medicinedecellularizationИсследование финансировалось в рамках НИР «Клеточные механизмы регенерации органов и тканей. Разработка тканеинженерных конструкций с использованием биологических и синтетических каркасов» (рег. №124022200013-7). Авторы статьи выражают благодарность сотрудникам вивария ФГБОУ ВО КубГМУ Минздрава России, стоматологической клинике Д’еталь.The study was funded as part of the research project “Cellular Mechanisms of Organ and Tissue Regeneration. Development of Tissue-Engineered Structures Using Biological and Synthetic Scaffolds” (Registration No. 124022200013-7). We thank staff of the Kuban State Medical University vivarium and D’etal dental clinic.ReferencesXie Z, Shen Z, Zhan P, et al. Functional dental pulp regeneration: basic research and clinical translation. Int J Mol Sci. 2021;22(16):8991. PMID: 34445703. PMCID: PMC8396610. https://doi.org/10.3390/ijms22168991Xie Z, Shen Z, Zhan P, et al. Functional dental pulp regeneration: basic research and clinical translation. Int J Mol Sci. 2021;22(16):8991. PMID: 34445703. PMCID: PMC8396610. https://doi.org/10.3390/ijms22168991Hu L, Gao Z, Xu J, et al. Decellularized swine dental pulp as a bioscaffold for pulp regeneration. Biomed Res Int. 2017;2017:9342714. PMID: 29387727. PMCID: PMC5745671. https://doi.org/10.1155/2017/9342714Hu L, Gao Z, Xu J, et al. Decellularized swine dental pulp as a bioscaffold for pulp regeneration. Biomed Res Int. 2017;2017:9342714. PMID: 29387727. PMCID: PMC5745671. https://doi.org/10.1155/2017/9342714Jakovljevic A, Nikolic N, Jacimovic J, et al. Prevalence of apical periodontitis and conventional nonsurgical root canal treatment in general adult population: an updated systematic review and meta-analysis of cross-sectional studies published between 2012 and 2020. J Endod. 2020;46(10):1371–1386.e8. Published correction appears in J Endod. 2021;47(2):336. PMID: 32673634. https://doi.org/10.1016/j.joen.2020.07.007Jakovljevic A, Nikolic N, Jacimovic J, et al. Prevalence of apical periodontitis and conventional nonsurgical root canal treatment in general adult population: an updated systematic review and meta-analysis of cross-sectional studies published between 2012 and 2020. J Endod. 2020;46(10):1371–1386.e8. Published correction appears in J Endod. 2021;47(2):336. PMID: 32673634. https://doi.org/10.1016/j.joen.2020.07.007Galler KM, Eidt A, Schmalz G. Cell-free approaches for dental pulp tissue engineering. J Endod. 2014;40(4 Suppl):S41– S45. PMID: 24698692. https://doi.org/10.1016/j.joen.2014.01.014Galler KM, Eidt A, Schmalz G. Cell-free approaches for dental pulp tissue engineering. J Endod. 2014;40(4 Suppl):S41– S45. PMID: 24698692. https://doi.org/10.1016/j.joen.2014.01.014Duncan HF. Present status and future directions-vital pulp treatment and pulp preservation strategies. Int Endod J. 2022;55 Suppl 3(Suppl 3):497–511. PMID: 35080024. PMCID: PMC9306596. https://doi.org/10.1111/iej.13688Duncan HF. Present status and future directions-vital pulp treatment and pulp preservation strategies. Int Endod J. 2022;55 Suppl 3(Suppl 3):497–511. PMID: 35080024. PMCID: PMC9306596. https://doi.org/10.1111/iej.13688Nowwarote N, Petit S, Ferre FC, et al. Extracellular matrix derived from dental pulp stem cells promotes mineralization. Front Bioeng Biotechnol. 2022;9:740712. PMID: 35155398. PMCID: PMC8829122. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.740712Nowwarote N, Petit S, Ferre FC, et al. Extracellular matrix derived from dental pulp stem cells promotes mineralization. Front Bioeng Biotechnol. 2022;9:740712. PMID: 35155398. PMCID: PMC8829122. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.740712Na S, Zhang H, Huang F, et al. Regeneration of dental pulp/ dentine complex with a three-dimensional and scaffold-free stem-cell sheet-derived pellet. J Tissue Eng Regen Med. 2016;10(3):261– 270. PMID: 23365018. https://doi.org/10.1002/term.1686Na S, Zhang H, Huang F, et al. Regeneration of dental pulp/ dentine complex with a three-dimensional and scaffold-free stem-cell sheet-derived pellet. J Tissue Eng Regen Med. 2016;10(3):261– 270. PMID: 23365018. https://doi.org/10.1002/term.1686Lopes LB, Neves JA, Botelho J, Machado V, Mendes JJ. Regenerative endodontic procedures: an umbrella review. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(2):754. PMID: 33561086. PMCID: PMC7830213. https://doi.org/10.3390/ijerph18020754Lopes LB, Neves JA, Botelho J, Machado V, Mendes JJ. Regenerative endodontic procedures: an umbrella review. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(2):754. PMID: 33561086. PMCID: PMC7830213. https://doi.org/10.3390/ijerph18020754Hameed MH, Gul M, Ghafoor R, Badar SB. Management of immature necrotic permanent teeth with regenerative endodontic procedures - a review of literature. J Pak Med Assoc. 2019;69(10):1514–1520. PMID: 31622308.Hameed MH, Gul M, Ghafoor R, Badar SB. Management of immature necrotic permanent teeth with regenerative endodontic procedures - a review of literature. J Pak Med Assoc. 2019;69(10):1514–1520. PMID: 31622308.Matoug-Elwerfelli M, Duggal MS, Nazzal H, Esteves F, Raïf E. A biocompatible decellularized pulp scaffold for regenerative endodontics. Int Endod J. 2018;51(6):663–673. PMID: 29197101. https://doi.org/10.1111/iej.12882Matoug-Elwerfelli M, Duggal MS, Nazzal H, Esteves F, Raïf E. A biocompatible decellularized pulp scaffold for regenerative endodontics. Int Endod J. 2018;51(6):663–673. PMID: 29197101. https://doi.org/10.1111/iej.12882Bakhtiar H, Rajabi S, Pezeshki-Modaress M, et al. Optimizing methods for bovine dental pulp decellularization. J Endod. 2021;47(1):62–68. PMID: 33049226. https://doi.org/10.1016/j.joen.2020.08.027Bakhtiar H, Rajabi S, Pezeshki-Modaress M, et al. Optimizing methods for bovine dental pulp decellularization. J Endod. 2021;47(1):62–68. PMID: 33049226. https://doi.org/10.1016/j.joen.2020.08.027Adanir N, Khurshid Z, Ratnayake J. The regenerative potential of decellularized dental pulp extracellular matrix: a systematic review. Materials (Basel). 2022;15(18):6386. PMID: 36143698. PMCID: PMC9505725. https://doi.org/10.3390/ma15186386Adanir N, Khurshid Z, Ratnayake J. The regenerative potential of decellularized dental pulp extracellular matrix: a systematic review. Materials (Basel). 2022;15(18):6386. PMID: 36143698. PMCID: PMC9505725. https://doi.org/10.3390/ma15186386Lee DJ, Miguez P, Kwon J, et al. Decellularized pulp matrix as scaffold for mesenchymal stem cell mediated bone regeneration. J. Tissue Eng. 2020;11:2041731420981672. PMID: 33414903. PMCID: PMC7750895. https://doi.org/10.1177/2041731420981672Lee DJ, Miguez P, Kwon J, et al. Decellularized pulp matrix as scaffold for mesenchymal stem cell mediated bone regeneration. J. Tissue Eng. 2020;11:2041731420981672. PMID: 33414903. PMCID: PMC7750895. https://doi.org/10.1177/2041731420981672Alqahtani Q, Zaky SH, Patil A, Beniash E, Ray H, Sfeir C. Decellularized swine dental pulp tissue for regenerative root canal therapy. J Dent Res. 2018;97(13):1460–1467. PMID: 30067420. https://doi.org/10.1177/0022034518785124Alqahtani Q, Zaky SH, Patil A, Beniash E, Ray H, Sfeir C. Decellularized swine dental pulp tissue for regenerative root canal therapy. J Dent Res. 2018;97(13):1460–1467. PMID: 30067420. https://doi.org/10.1177/0022034518785124Kim IH, Jeon M, Cheon K, et al. In vivo evaluation of decellularized human tooth scaffold for dental tissue regeneration. Appl Sci (Basel). 2021;11(18):8472. PMID: 36003951. PMCID: PMC9397400. https://doi.org/10.3390/app11188472Kim IH, Jeon M, Cheon K, et al. In vivo evaluation of decellularized human tooth scaffold for dental tissue regeneration. Appl Sci (Basel). 2021;11(18):8472. PMID: 36003951. PMCID: PMC9397400. https://doi.org/10.3390/app11188472Bakhtiar H, Pezeshki-Modaress M, Kiaipour Z, et al. Pulp ECM-derived macroporous scaffolds for stimulation of dental-pulp regeneration process. Dent Mater. 2020;36(1):76–87. PMID: 31735424. https://doi.org/10.1016/j.dental.2019.10.011Bakhtiar H, Pezeshki-Modaress M, Kiaipour Z, et al. Pulp ECM-derived macroporous scaffolds for stimulation of dental-pulp regeneration process. Dent Mater. 2020;36(1):76–87. PMID: 31735424. https://doi.org/10.1016/j.dental.2019.10.011Crapo PM, Gilbert TW, Badylak SF. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 2011;32(12):3233–3243. PMID: 21296410. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.01.057Crapo PM, Gilbert TW, Badylak SF. An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials. 2011;32(12):3233–3243. PMID: 21296410. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2011.01.057Nazzal H, Kenny K, Altimimi A, Kang J, Duggal MS. A prospective clinical study of regenerative endodontic treatment of traumatized immature teeth with necrotic pulps using biantibiotic paste. Int Endod J. 2018;51 Suppl 3:e204–e215. PMID: 28653761. https://doi.org/10.1111/iej.12808Nazzal H, Kenny K, Altimimi A, Kang J, Duggal MS. A prospective clinical study of regenerative endodontic treatment of traumatized immature teeth with necrotic pulps using biantibiotic paste. Int Endod J. 2018;51 Suppl 3:e204–e215. PMID: 28653761. https://doi.org/10.1111/iej.12808Soares DG, Bordini EAF, Swanson WB, de Souza Costa CA, Bottino MC. Platform technologies for regenerative endodontics from multifunctional biomaterials to tooth-on-a-chip strategies. Clin Oral Investig. 2021;25(8):4749–4779. PMID: 34181097. PMCID: PMC8546585. https://doi.org/10.1007/s00784-021-04013-4Soares DG, Bordini EAF, Swanson WB, de Souza Costa CA, Bottino MC. Platform technologies for regenerative endodontics from multifunctional biomaterials to tooth-on-a-chip strategies. Clin Oral Investig. 2021;25(8):4749–4779. PMID: 34181097. PMCID: PMC8546585. https://doi.org/10.1007/s00784-021-04013-4

The authors declare that there are no conflicts of interest present.