Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt titan đến sự phát triển, phân hóa và tổng hợp protein của các tế bào giống như tế bào xương người (MG63)

Wiley - Tập 29 Số 3 - Trang 389-401 - 1995
J. Y. Martin1, Zvi Schwartz2, Thomas W. Hummert3, D. M. Schraub4, J. Simpson5, J. Lankford6, David D. Dean7, David L. Cochran2, B. D. Boyan3
1Wilford Hall Medical Center, Lackland AFB, Texas, USA.
2Periodontics
3University of Texas Health Science Center at San Antonio
4Sony Microelectronics, San Antonio, Texas
5Institute Straumann AG, Waldenburg, Switzerland
6Southwest Research Inst,
7Orthopaedics, University of Texas Health Science Center, San Antonio, Texas

Tóm tắt

Tóm tắt Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến sự phát triển, phân hóa và tổng hợp protein của tế bào xương được nghiên cứu. Các tế bào giống như tế bào xương người (MG63) được nuôi cấy trên các đĩa titan (Ti) đã được chuẩn bị theo một trong năm quy trình xử lý khác nhau. Tất cả các đĩa đều được xử lý trước bằng acid hydrofluoric - acid nitric và rửa (PT). Các đĩa PT cũng đã được: rửa, và sau đó mài điện (EP); phun cát mịn, ăn mòn bằng HCl và H2SO4, và rửa (FA); phun cát thô, ăn mòn bằng HCl và H2SO4, và rửa (CA); hoặc phun plasma Ti (TPS). Nhựa nuôi cấy mô tiêu chuẩn được sử dụng làm nhóm đối chứng. Topography và hình thái bề mặt được đánh giá bằng kính hiển vi sáng và tối, kính hiển vi điện tử quét phát xạ lạnh và kính hiển vi huỳnh quang laze, trong khi thành phần hóa học được lập bản đồ bằng phân tích năng lượng tán xạ tia X và phân bố nguyên tố được xác định bằng quang phổ điện tử Auger. Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến các tế bào được đánh giá bằng cách đo số lượng tế bào, sự tích hợp [3H]thymidine vào ADN, hoạt tính đặc hiệu của phosphatase kiềm, sự tích hợp [3H]uridine vào ARN, sự tích hợp [3H]proline vào protein dễ tiêu hóa bằng collagenase (CDP) và protein không dễ tiêu hóa bằng collagenase (NCP), cũng như sự tích hợp [35S]sulfate vào proteoglycan.Dựa trên phân tích bề mặt, năm bề mặt Ti khác nhau được xếp hạng theo thứ tự từ mượt đến nhám nhất: EP, PT, FA, CA, và TPS. Một lớp TiO2 được tìm thấy trên tất cả các bề mặt với độ dày dao động từ 100 Å ở nhóm mượt nhất đến 300 Å ở nhóm nhám nhất. Khi so sánh với các nền nuôi cấy tế bào liên tục trên nhựa, số lượng tế bào giảm trên các bề mặt TPS và tăng trên các bề mặt EP, trong khi số lượng tế bào trên các bề mặt khác tương đương với nhựa. Sự tích hợp [3H]Thymidine có mối liên hệ nghịch với mức độ nhám bề mặt. Hoạt tính cụ thể của phosphatase kiềm trong các tế bào được phân lập giảm khi độ nhám bề mặt tăng, ngoại trừ những tế bào được nuôi cấy trên CA. Ngược lại, hoạt tính enzyme trong lớp tế bào chỉ giảm ở các nuôi cấy được nuôi trên bề mặt đã qua xử lý FA và TPS. Có mối tương quan trực tiếp giữa độ nhám bề mặt và sản xuất RNA và CDP. Độ nhám bề mặt không có tác động rõ rệt đến sản xuất NCP. Synthesis proteoglycan của các tế bào bị ức chế trên tất cả các bề mặt đã nghiên cứu, với mức ức chế lớn nhất được quan sát trong các nhóm CA và EP. Những kết quả này chứng minh rằng độ nhám bề mặt làm thay đổi sự phát triển, phân hóa và sản xuất ma trận của tế bào xương in vitro. Kết quả cũng cho thấy rằng độ nhám bề mặt của implant có thể đóng vai trò trong việc xác định biểu hiện kiểu hình của các tế bào in vivo.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Branemark P.‐I., 1985, Introduction to Osseointegration, 11

Beder O. E., 1956, An investigation of tissue tolerance to titanium metal implants in dogs, Surgery, 39, 470

10.3109/17453678108991776

McQuillan A. D., 1956, Metallurgy of the Rarer Metals, 4. Titanium

Williams D. F., 1981, CRC Fundamental Aspects of Biocompativility, 9

10.1902/jop.1991.62.2.153

10.1111/j.1600-0536.1992.tb05189.x

Rae T., 1981, CRC Fundamental Aspects of Biocompatibility, 159

Meachim G., 1981, CRC Fundamental Aspects of Biocompatibility, 107

Kasemo B., 1986, CRC Crit. Rev. Biocomp., 335

Kasemo B., 1988, Surface Characterization of Biomaterials, 1

Kasemo B., 1988, Biomaterial and implant surfaces: A surface science approach, Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 3, 247

10.1177/10454411910020010601

10.1007/BF02556260

10.1002/jbm.820070304

Jarcho M., 1977, Tissue, cellular and subcellular events at a bone‐ceramic interface, J. Bioengineering, 1, 79

10.1016/0142-9612(88)90063-4

Golijanin L., 1988, Biocompatibility of implant metals in bone tissue culture, J. Dent. Res., 67, 367

Golijanin G., 1989, Comparative study of the canine bone/implant interface in vitro and in vivo, J. Dent. Res., 68, 307

Nowlin P., 1989, Biocompatibility of dental implant materials sputtered onto cell culture dishes, J. Dent. Res., 68, 275

Arai T., 1988, Growth of bone‐like tissue on titanium in vitro, J. Dent. Res., 67, 384

T.Arai A.Kwok R.Todescan R. M.Pilliar andA. H.Melcher “Growth of bone‐like tissue on titanium and titanium alloyin vitro ”Trans. Soc. for Biomat. Ann. Meeting Abst. no. 3 1989.

Michaels C. M., 1989, In vitro cell attachment of osteoblast‐like cells to titanium, J. Dent. Res., 68, 276

10.1002/jbm.820241003

10.1016/0142-9612(87)90009-3

K.MerritandS. A.Brown “Biological effects of corrosion products from metals ” inCorrosion and Degradation of Implant Materials: 2nd Symp. A. C.FrakerandC. D.Griffin(eds.) ASTMSTP 859 American Society for Testing and Materials Philadelphia PA 1985 p.195.

10.1016/0022-3913(92)90057-H

10.1002/jor.1100120411

10.1016/S0301-0503(81)80007-0

10.1002/jbm.820250708

10.1242/jcs.50.1.1

10.1002/jbm.820190802

Carlsson L., 1988, Removal torques for polished and rough titanium implants, Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 3, 21

Wilke H.‐J., 1990, Clinical Implant Materials: Advances in Biomaterials, 309

Murray D. W., 1989, The influence of the surface energy and roughness of implants on bone resorption, J. Bone Jt. Surg., 71, 632, 10.1302/0301-620X.71B4.2670951

Osborn J. F., 1990, Clinical Implant Materials: Advances in Biomaterials, 75

10.3109/17453678809149361

10.1002/jbm.820230907

10.1002/jbm.820240906

Brunette D. M., 1988, The effects of implant surface topography on the behavior of cells, Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 3, 231

Bowers K., 1992, Optimization of surface micromorphology for enhanced osteoblast responses in vitro, Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 7, 302

Michaels C. M., 1989, In vitro connective tissue cell attachment to cpTi, J. Dent. Res., 68, 276

Wennerberg A., 1993, Design and surface characteristics of 13 commercially available oral implant systems, Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 8, 622

10.1002/jcp.1041230316

Boyan B. D., 1989, Localization of 1,25‐(OH)2D3‐responsive alkaline phosphatase in osteoblast‐like cells (ROS 17/2.8, MG‐63 and MC 3T3) and growth cartilage cells in culture, J. Biol. Chem., 264, 11879, 10.1016/S0021-9258(18)80148-X

10.1016/S0021-9258(19)52451-6

Bretaudier J. P., 1984, Methods of Enzymatic Analysis, 75

10.1002/jbmr.5650010602

10.1021/bi00782a009

10.1007/BF02408083

10.1210/endo-122-6-2953

Groessner‐Schreiber B., 1992, Enhanced extracellular matrix production and mineralization by osteoblasts cultured on titanium surface in vitro, J. Cell. Sci., 101, 209, 10.1242/jcs.101.1.209

10.3109/03008209009152424

Itakura Y., 1988, Development of a new system for evaluating the biocompatibility of implant materials using an osteogenic cell line (MC3T3‐E1), Biomed. Mater. Res., 24, 77

D. C.Smith R. M.Pilliar andN. S.McIntyre “Surface characterization of dental implant materials ”Proc. Surface Canada '86 VII‐5 (1986).

Smith D. C., 1989, Oral Implantology and Biomaterials, 185

10.1002/jbm.820250903

Cox J. F., 1985, Surface analysis and characterization of osseointegrated titanium implants, J. Dent. Res., 64, 299

10.1016/0022-3913(87)90279-4

10.1016/0142-9612(85)90033-X

Keller J. C., 1990, Characterization of sterilized cp titanium implant surfaces, Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 5, 360

Baier R. E., 1988, Implant surface preparation, Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 3, 9

Curtis A. S. G., 1973, Cell adhesion, Proc. Biophys. Mol. Biol., 28, 317

10.1016/S0074-7696(08)62241-X

10.1016/0142-9612(87)90063-9

10.1177/00220345880670021701

10.1083/jcb.88.3.630

10.1002/jbm.820180404

10.1002/jbm.820250310

Thông tin
Thông tin xuất bản

Wiley

Tập 29 Số 3

389-401

Thông tin tác giả