Prospects for biomedical application of aerogels in dentistry

Abstract

Aerogels, having unique properties and good biodegradability, can be used as matrices and be carriers of active pharmaceuticals, which, in turn, suggests the possibility of their wide use in dentistry, in particular in such industries as maxillofacial surgery and surgical dentistry. Thus, aerogels seem to be an ideal material for creating new generation carrier matrices.

Keywords

aerogels / biocomposition / nanostructured aerogels / nanoparticles / main matrix / review

References

[1] Robustova TG, Bazikyan EA, Ushakov AI, et al. Comprehensive clinical and radiological approach for reconstructive surgery and sinus-lifting in the upper jaw area during dental implantation. Russian dentistry. 2008;1(1):61–68. (In Russ).

[2] Робустова Т.Г., Базикян Э.А., Ушаков А.И., и др. Комплексный клинико-рентгенологический подход при реконструктивных операциях и синус-лифтинге в области верхней челюсти при дентальной имплантации // Российская стоматология. 2008. Т. 1, № 1. С. 61–68.

[3] Goncharov IY, Bazikyan EA, Bychkov AI. The use of hydroxyapol in the replacement of bone defects in the jaws and the stimulation of osteogenesis. Dentistry. 1996;75(5):54–56. (In Russ).

[4] Гончаров И.Ю., Базикян Э.А., Бычков А.И. Применение гидроксиапола при восполнении костных дефектов челюстей и стимуляции остеогенеза // Стоматология. 1996. Т. 75, № 5. С. 54–56.

[5] Babashov VG, Varrik NM. High-temperature flexible fibrous heat-insulating material. Trudy Vserossiiskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta aviatsionnykh materialov. 2015;(1):3. (In Russ).

[6] Бабашов В.Г., Варрик Н.М. Высокотемпературный гибкий волокнистый теплоизоляционный материал // Труды ВИАМ. 2015. № 1. С. 3.

[7] Buchilin NV, Lyulyukina GY. Features of sintering of highly porous ceramic materials based on aluminum oxide. Aviation materials and technologies. 2016;(4):40–46. (In Russ). doi: 10.18577/2071-9140-2016-0-4-40-46

[8] Бучилин Н.В., Люлюкина Г.Ю. Особенности спекания высокопористых керамических материалов на основе оксида алюминия // Авиационные материалы и технологии. 2016. № 4. С. 40–46. doi: 10.18577/2071-9140-2016-0-4-40-46

[9] Babashov VG, Varrik NM, Karaseva TA. The use of aerogels for creating heat-insulating materials (review). Trudy Vserossiiskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta aviatsionnykh materialov. 2019;(6):32–42. (In Russ). doi: 10.18577/2307-6046-2019-0-6-32-42

[10] Бабашов В.Г., Варрик Н.М., Карасева Т.А. Применение аэрогелей для создания теплоизоляционных материалов (обзор) // Труды ВИАМ. 2019. № 6. С. 32–42. doi: 10.18577/2307-6046-2019-0-6-32-42

[11] Kablov EN. From what to make the future? Materials of the new generation, technologies of their creation and processing-the basis of innovation. Kryl'ia Rodiny. 2016;(5):8–18. (In Russ).

[12] Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций // Крылья Родины. 2016. № 5. С. 8–18.

[13] Lovskaya DD, Katalevich AM, Lebedev AE. Aerogels-modern drug delivery systems. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2013;27(1):79–85. (In Russ).

[14] Ловская Д.Д., Каталевич А.М., Лебедев А.Е. Аэрогели – современные системы доставки лекарств // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. 27, № 1. С. 79–85.

[15] Labis VV, Bazikyan EA, Kozlov IG, et al. Nanoscale particles - participants of osseointegration. Bulletin of the Orenburg Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2016;(1):5. (In Russ).

[16] Лабис В.В., Базикян Э.А., Козлов И.Г., и др. Наноразмерные частицы – участники остеоинтеграции // Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН. 2016. № 1. С. 5.

[17] Fabrikant EG, Gurevich KG, Kirsanova SV, Bazikyan EA. Comparative sensitivity of general and specialized questionnaires of quality of life in partial absence of teeth. Dentist. 2011;(11):22–26. (In Russ).

[18] Фабрикант Е.Г., Гуревич К.Г., Кирсанова С.В., Базикян Э.А. Сравнительная чувствительность общего и специализированного опросников качества жизни при частичном отсутствии зубов // Стоматолог. 2011. № 11. С. 22–26.

[19] Bazikyan EA, Syrnikova NV, Chunikhin AA. Promising laser technologies in the treatment of periodontal diseases. Periodontology. 2017;22(3):55–59. (In Russ).

[20] Базикян Э.А., Сырникова Н.В., Чунихин А.А. Перспективные лазерные технологии в терапии заболеваний пародонта // Пародонтология. 2017. Т. 22, № 3. С. 55–59.

[21] Gusev AI. Nanomaterials, nanostructures, nanotechnologies. Moscow: Fizmatlit; 2007. 416 p. (In Russ).

[22] Гусев А.И. Наноматериалы, наноструктуры, нанотехнологии. Москва: Физматлит, 2007. 416 с.

[23] Ivanov SI, Tsygankov PY, Khudeev II, Menshutina NV. Obtaining hydrophobic aerogels. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii. 2015;29(4):112–114. (In Russ).

[24] Иванов С.И., Цыганков П.Ю., Худеев И.И., Меньшутина Н.В. Получение гидрофобных аэрогелей // Успехи в химии и химической технологии. 2015. Т. 29, № 4. С. 112–114.

[25] Kablov EN. Innovative developments of FSUE "VIAM" of the State Research Center of the Russian Federation on the implementation of Strategic directions for the development of materials and technologies for their processing for the period up to 2030. Aviatsionnye materialy i tekhnologii. 2015;(1):3–33. (In Russ).

[26] Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3–33.

[27] Igami M, Okazaki T. The current state of nanotechnology: Patent analysis. Foresight. 2008;(3):32–43. (In Russ).

[28] Игами М., Оказаки Т. Современное состояние сферы нанотехнологий: анализ патентов // Форсайт. 2008. № 3. С. 32–43.

[29] Menshutina NV, Smirnova IV, Gurikov PA. Aerogels – new nanostructured materials: preparation, properties and biomedical application. Training manual. Moscow: D.I. Mendeleev Russian State Technical University; 2012. 60 p. (In Russ).

[30] Меньшутина Н.В., Смирнова И.В., Гуриков П.А. Аэрогели – новые наноструктурированные материалы: получение, свойства и биомедицинское применение. Учебное пособие. Москва: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012. 60 с.

[31] Salerno A, Pascual CD. Bio-based polymers, supercritical fluids and tissue engineering. Process Biochemistry. 2015;50(5):826–838. doi: 10.1016/j.procbio.2015.02.009

[32] Salerno A., Pascual C.D. Bio-based polymers, supercritical fluids and tissue engineering // Process Biochemistry. 2015. Vol. 50, N 5. P. 826–838. doi: 10.1016/j.procbio.2015.02.009

[33] Alvarez-Lorenzo C, Concheiro A. Bioinspired drug delivery systems. Current Opinion in Biotechnology. 2013;24(6):1167–1173. doi: 10.1016/j.copbio.2013.02.013

[34] Alvarez-Lorenzo C., Concheiro A. Bioinspired drug delivery systems // Current Opinion in Biotechnology. 2013. Vol. 24, N 6. P. 1167–1173. doi: 10.1016/j.copbio.2013.02.013

[35] Shin SR, Li YC, Jang HL, et al. Graphene-based materials for tissue engineering. Advanced Drug Delivery Reviews. 2016;105(Part B):255–274. doi: 10.1016/j.addr.2016.03.007

[36] Shin S.R., Li Y.C., Jang H.L., et al. Graphene-based materials for tissue engineering // Advanced Drug Delivery Reviews. 2016. Vol. 105, Part B. P. 255–274. doi: 10.1016/j.addr.2016.03.007

[37] Sabri F, Cole JA, Scarbrough MC, Leventis N. Investigation of polyurea-crosslinked silica aerogels as a neuronal scaffold: a pilot study. PLOS One. 2012;7(3):e33242. doi: 10.1371/journal.pone.0033242

[38] Sabri F., Cole J.A., Scarbrough M.C., Leventis N. Investigation of polyurea-crosslinked silica aerogels as a neuronal scaffold: a pilot study // PLOS One. 2012. Vol. 7, N 3. P. e33242. doi: 10.1371/journal.pone.0033242

[39] Ivanov SI, Tsygankov PYu, Khudeev II, Menshutina NV. Introduction of carbon nanotubes into inorganic aerogels in different ways. In: VIII Scientific and Practical Conference with International participation "Supercritical fluids (SCF): fundamental bases, technologies, innovations": collection of theses. Moscow: ZAO Shag; 2015. Р. 93–95. (In Russ).

[40] Иванов С.И., Цыганков П.Ю., Худеев И.И., Меньшутина Н.В. Внедрение углеродных нанотрубок в неорганические аэрогели разными способами // VIII Научно-практическая конференция с международным участием «Сверхкритические флюиды (СКФ): фундаментальные основы, технологии, инновации»: сборник тезисов. Москва: ЗАО «ШАГ», 2015. С. 93–95.

[41] Martins M, Quraishi S, Gurikov P, Barros A. Preparation of macroporous alginate-based aerogels for biomedical applications. J Super Fluids. 2015;106:152–159. doi: 10.1016/j.supflu.2015.05.010

[42] Martins M., Quraishi S., Gurikov P., Barros A. Preparation of macroporous alginate-based aerogels for biomedical applications // The Journal of Supercritical Fluids. 2015. Vol. 106. P. 152–159. doi: 10.1016/j.supflu.2015.05.010

[43] Eleftheriadis GK, Filippousi M, Tsachouridou V, et al. Evaluation of mesoporous carbon aerogels as carriers of the non-steroidal anti-inflammatory drug ibuprofen. Int J Pharm. 2016;515(1-2):262–270. doi: 10.1016/j.ijpharm.2016.10.008

[44] Eleftheriadis G.K., Filippousi M., Tsachouridou V., et al. Evaluation of mesoporous carbon aerogels as carriers of the non-steroidal anti-inflammatory drug ibuprofen // Int J Pharm. 2016. Vol. 515, N 1-2. P. 262–270. doi: 10.1016/j.ijpharm.2016.10.008

[45] Gonçalves VS, Gurikov P, Poejo J, et al. Alginate-based hybrid aerogel microparticles for mucosal drug delivery. Eur J Pharm Biopharm. 2016;107:160–170. doi: 10.1016/j.ejpb.2016.07.003

[46] Gonçalves V.S., Gurikov P., Poejo J., et al. Alginate-based hybrid aerogel microparticles for mucosal drug delivery // Eur J Pharm Biopharm. 2016. Vol. 107. P. 160–170. doi: 10.1016/j.ejpb.2016.07.003

[47] Valo H, Arola S, Laaksonen P, et al. Drug release from nanoparticles embedded in four different nanofibrillar cellulose aerogels. Eur J Pharm Biopharm. 2013;50(1):69–77. doi: 10.1016/j.ejps.2013.02.023

[48] Valo H., Arola S., Laaksonen P., et al. Drug release from nanoparticles embedded in four different nanofibrillar cellulose aerogels // Eur J Pharm Biopharm. 2013. Vol. 50, N 1. P. 69–77.

[49] Del Gaudio P, Auriemma G, Mencherini T, et al. Design of alginate-based aerogel for nonsteroidal anti-inflammatory drugs controlled delivery systems using prilling and supercritical-assisted drying. J Pharm Sci. 2013;102(1):185–194. doi: 10.1002/jps.23361

[50] Del Gaudio P., Auriemma G., Mencherini T., et al. Design of alginate-based aerogel for nonsteroidal anti-inflammatory drugs controlled delivery systems using prilling and supercritical-assisted drying // J Pharm Sci. 2013. Vol. 102, N 1. P. 185–194. doi: 10.1002/jps.23361

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector