From Synthesis to Clinical Trial: Novel Bioinductive Calcium Deficient HA/β-TCP Bone Grafting Nanomaterial

Abstract

Збільшення верхньощелепної пазухи є широко використовуваною процедурою для встановлення зубних імплантатів. Однак використання натуральних і синтетичних матеріалів у цій процедурі призвело до післяопераційних ускладнень від 12% до 38%. Щоб вирішити цю проблему, ми розробили новий наноматеріал для трансплантації кісткової тканини HA/β-TCP з дефіцитом кальцію, використовуючи метод двоетапного синтезу з відповідними структурними та хімічними параметрами для застосування підтяжки синусів. Ми продемонстрували, що наш наноматеріал демонструє високу біосумісність, посилює клітинну проліферацію та стимулює експресію колагену. Крім того, деградація β-TCP у нашому наноматеріалі сприяє утворенню тромбів, що підтримує агрегацію клітин і ріст нової кістки. У клінічному дослідженні, яке включало вісім випадків, ми спостерігали формування компактної кісткової тканини через 8 місяців після операції, що дозволило успішно встановити зубні імплантати без будь-яких ранніх післяопераційних ускладнень. Наші результати свідчать про те, що наш новий наноматеріал для пересадки кісткової тканини має потенціал для підвищення ефективності процедур збільшення гайморової пазухи.

Maxillary sinus augmentation is a commonly used procedure for the placement of dental implants. However, the use of natural and synthetic materials in this procedure has resulted in postoperative complications ranging from 12% to 38%. To address this issue, we developed a novel calcium deficient HA/β-TCP bone grafting nanomaterial using a two-step synthesis method with appropriate structural and chemical parameters for sinus lifting applications. We demonstrated that our nanomaterial exhibits high biocompatibility, enhances cell proliferation, and stimulates collagen expression. Furthermore, the degradation of β-TCP in our nanomaterial promotes blood clot formation, which supports cell aggregation and new bone growth. In a clinical trial involving eight cases, we observed the formation of compact bone tissue 8 months after the operation, allowing for the successful installation of dental implants without any early postoperative complications. Our results suggest that our novel bone grafting nanomaterial has the potential to improve the success rate of maxillary sinus augmentation procedures.