Wpływ reaktywności jonowej biomateriałów na żywotność komórek in vitro

• Autorzy: Przekora A. , Kołodyńska D. , Ginalska G. , Ślósarczyk A.

Warianty tytułu

EN

The effect of biomaterials ion reactivity on cell viability in vitro

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Powszechnie wiadomo, że reaktywne jonowo biomateriały indukują różne interakcje z otaczającym środowiskiem, powodując zmiany stężenia jonów, zwłaszcza kluczowych jonów takich jak wapń, magnez i fosfor, co może wpływać na metabolizm i żywotność komórek. Głównym składnikiem części mineralnej kości i zębów jest hydroksyapatyt (HAp) (Ca10(PO4)6(OH)2). W celu polepszenia własności mechanicznych oraz poręczności chirurgicznej hydroksyapatytu można połączyć go z dodatkowym komponentem organicznym np. polisacharydowym. W niniejszej pracy oznaczano reaktywność jonową oraz cytotoksyczność 2 typów kompozytów na bazie glukanu (kompozytu glukan-HAp i kompozytu glukan-C-HAp) oraz poszczególnych ich składników: wysokoporowatych granul hydroksyapatytu (HAp), wysokoporowatych granul HAp węglanowo-magnezowych (C-HAp) oraz glukanu. Reaktywność jonową testowanych materiałów oznaczono za pomocą absorpcyjnej spektrometrii atomowej (ASA). Badania in vitro przeprowadzono z zastosowaniem linii komórkowej hFOB 1.19 (ludzkie płodowe osteoblasty) oraz pierwotnej hodowli fibroblastów skóry (HSF). Cytotoksyczność ekstraktów z biomateriałów określono z użyciem 2 testów - MTT i NRU. Wyniki badań wyraźnie wskazały, że dodatek wysokoporowatych granul HAp i C-HAp do glukanu powoduje, że kompozyt jest reaktywny jonowo, co wpływa na metabolizm i żywotność hodowanych komórek.

EN

It is widely known that surface-reactive biomaterials induce various interaction with surrounded environment, causing changes in the ion concentration, especially with respect to the crucial ions such as calcium, magnesium and phosphorous, what may significantly affect the cell metabolism and viability. Hydroxyapatite (HAp) (Ca10(PO4)6(OH)2) is the main inorganic component of bones and teeth. In order to improve mechanical properties and surgical handiness of hydroxyapatite, an organic component e.g. polysaccharide can be added. In this work, the ion reactivity and cytotoxicity of 2 types of glucan-based composites (composite glucan-HAp and composite glucan-C-HAp) were evaluated. Additionally, the ion reactivity and cytotoxicity of each component of the composites: highly porous hydro- xyapatite (HAp), highly porous carbonated-Mg-HAp (C-HAp) and glucan were evaluated. The ion reactivity of tested materials was assessed by atomic absorption spectrometry (AAS). In vitro tests were carried out using hFOB 1.19 cell line (human fetal osteoblast cells) and human skin fibroblast primary cell culture (HSF). The cytotoxicity of biomaterials extracts was estimated by 2 methods - MTT and NRU. Our studies clearly indicated that addition of highly porous HAp and C-HAp granules to the glucan, make the composite ion reactive, what affects the metabolism and viability of cultured cells.

Słowa kluczowe

PL

reaktywność jonowa; kompozyt; cytotoksyczność; hodowla komórek

EN

ion reactivity; composite; cytotoxicity; cell culture

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 15, no. 114
• Strony: 59--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., wykr.

Twórcy

autor

Przekora A.

• Uniwersytet Medyczny w Lublinie, Katedra i Zakład Вiochemii i Biotechnologii, ul. w. Chodźki 1, 20-093 Lublin

autor

Kołodyńska D.

• Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Zakład Chemii Nieorganicznej, pl. Marii Curie-Skłodowskiej 2, 20-031 Lublin

autor

Ginalska G.

• Uniwersytet Medyczny w Lublinie, Katedra i Zakład Вiochemii i Biotechnologii, ul. w. Chodźki 1, 20-093 Lublin

autor

Ślósarczyk A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Malafaya B.P., Reis L.R.: Bilayered chitosanu-based scaffolds for osteochondral tissue engineering: Influence of hydroxyapatite on in vitro cytotoxicity and dynamic bioactivity studies in a specific double-chamber bioreactor. Acta Biomaterialia 5 (2009) 644-660.
• [2] Przekora A., Kołodyńska D., Jedel R., Ginalska G., Ślósarczyk A., Paszkiewicz Z.: The influence of hydroxyapatite granules on osteoblast culture in vitro. Ceramic Materials 63(4) (2011) 765-768.
• [3] Gustavsson J., Ginebra P.M., Engel E., Planell J.: Ion reactivity of calcium-deficient hydroxyapatite in standard cell culture media. Acta Biomaterialia 7 (2011) 4242-4252.
• [4] Sopyan Y.I., Mel M., Ramesh S., Khalid K.A.: Porous hydroxyapatite for artificial bone applications. Science and Technology of Advanced Materials 8 (2007) 116-123.
• [5] Aronov D., Karlov A., Rosenman G.: Hydroxyapatite nanoceramics: Basic physical properties and biointerface modification. Journal of the European Ceramic Society 27 (2007) 4181-4186.
• [6] Belcarz A., Ginalska G., Zalewska J., Rzeski W., Ślósarczyk A., Kowalczuk D., Godlewski P., Niedźwiadek J.: Covalent coating of hydroxyapatite by keratin stabilizes gentamicin release. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials 89 (2009) 102-113.
• [7] Belcarz A., Ginalska G., Polkowska I, Przekora A., Ślósarczyk A., Zima A., Paszkiewicz Z.: Pilot clinical study of efficacy of flexible HAp-based composite for bone defects replacement. Engineering of Biomaterials 99-101 (2010) 16-18.
• [8] Tsioptsias C., Panayiotou C.: Preparation of cellulose-nano-hydoxyapatite composite scaffolds from ionic liquid solutions. Carbohydrate Polymers 74 (2008) 99-105.
• [9] Belcarz A., Ginalska G., Ślósarczyk A., Paszkiewicz Z.: Bioactive composite and process for the production of the same. 2009; Polish Patent PL-387872.
• [10] Barbarić M., Kraljevic S., Grce M., Zorc B.: Novel 1,2,5-oxadiazine derivatives - Synthesis and in vitro biological studies. Acta Pharmaceutica 53 (2003) 175-186.
• [11] Putnam P.K., Bombick W.D., Doolittle J.D.: Evaluation of eight in vitro assays for assessing the cytotoxicity of cigarette smoke condensate. Toxicology in Vitro 16 (2002) 599-607.

Uwagi

PL

Praca finansowana w ramach projektu UDA-POIG. 01.03.01-00-005/09-02. Badania przeprowadzono z wykorzystaniem sprzętu zakupionego w projekcie realizowanym zgodnie z umową nr P0PW.01.03.00-06-010/09-00 w ramach Programu Operacyjnego Rozwój Polski Wschodniej 2007-2013, Osi Priorytetowej I, Nowoczesna Gospodarka, Działanie 1.3. Wspieranie Innowacji.