Ocena stopnia proliferacji komórek osteoblastopodobnych w kontakcie z powierzchniami stopu tytanu po piaskowaniu do różnego stopnia chropowatości

• Autorzy: Bociąga D. , Olejnik A. , Jastrzębski K. , Sobczyk-Guzenda A. , Paradowska J.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of proliferation rate of osteoblast-like cells in contact with titanium alloy surfaces sandblasted to different roughness level

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Tytan i jego stopy są jednymi z najpopularniejszych biomateriałów metalicznych stosowanych w dzisiejszej implantologii. Mimo licznych zalet tych materiałów, wykonane z nich wszczepy często poddaje się dodatkowej obróbce powierzchni, której celem jest polepszenie integracji implantu z otaczającymi go tkankami. Spośród wielu dostępnych technik, jedną z najczęściej wykorzystywanych komercyjnie jest stosunkowo tania i szybka metoda piaskowania, polegająca na wystawianiu danego przedmiotu na kontakt ze strumieniem przyspieszonych cząstek materiału ściernego. Celem tej pracy była analiza wpływu piaskowania ścierniwem o różnej średnicy ziaren na właściwości obrabianej powierzchni elementów na bazie dwóch popularnych stopów tytanu: Ti-6Al-4V i Ti-6Al-7Nb. W celu scharakteryzowania uzyskanych powierzchni przeprowadzono badania ich topografii, składu chemicznego, chropowatości i zwilżalności. Ponadto, aby sprawdzić potencjalną reakcję organizmu na obecność obrobionych w ten sposób elementów dokonano oceny stopnia proliferacji ludzkich komórek kościotwórczych hodowanych w bezpośrednim kontakcie z przygotowanymi powierzchniami. Otrzymane wyniki wykazały wyraźną zależność pomiędzy stopniem chropowatości i składem chemicznym piaskowanych elementów, a zastosowanym do obróbki rodzajem medium ściernego. Badanie zachowania komórek będących w kontakcie z modyfikowanymi próbkami wykazało obniżoną skłonność osteoblastów do przylegania i namnażania na najbardziej chropowatych powierzchniach.

EN

Titanium and its alloys are very popular metallic biomaterials used for medical implants production. Despite numerous advantages of the bulk material, such implants are very often subjected to additional surface treatment in order to improve their integration within the body tissues. Besides many other available techniques, one of the most frequently used in the commercial sector is a fast and economically profitable process of abrasive blasting. It is a method in which a stream of accelerated particles collides with the implant surface what causes changes in the material properties. The following paper presents differences resulting from sandblasting of Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb specimens with blasting particles varying in size. In order to characterize the outcome of such the treatment, investigations of surface topography, chemical composition, roughness, and wettability were conducted. Finally, the behaviour of the osteoblast- -like cells adhered to the sandblasted Ti-6Al-4V and Ti-6Al-7Nb surfaces was assessed in order to evaluate potential body response towards the aforementioned materials. The results suggest a strong correlation between surface roughness, its chemistry and the type of blasting medium applied. Evaluation of the cell culture revealed a rapid decrease in cell proliferation rate onto the roughest surfaces.

Słowa kluczowe

PL

piaskowanie; osteoblasty; Ti-6Al-4V; Ti-6Al-7Nb; obróbka powierzchniowa

EN

sandblasting; osteoblasts; Ti-6Al-4V; Ti-6Al-7Nb; surface treatment

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 19, no. 134
• Strony: 8--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Bociąga D.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Olejnik A.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Jastrzębski K.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Sobczyk-Guzenda A.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Paradowska J.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] Elias C.N., Lima J.H.C., Valiev R., Meyers M.A.: Biomedical Applications of Titanium and its Alloys. The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society 60 (3) (2008) 46.
• [2] Alla R.L., Ginjupalli K., Upadhya N., Shammas M., Ravi R.K., Sekhar R.: Surface Roughness of Implants: A Review. Trends in Biomaterials & Artificial Organs 25(3) (2011) 112-118.
• [3] Buser D., Schenk R.K., Steinemann S., Fiorellini J.P., Fox C.H., Stich H.: Influence of surface characteristics on bone integration of titanium implants. A histomorphometric study in miniature pigs. Journal Of Biomedical Materials Research 25 (1991) 889-902.
• [4] Anselme K., Bigerelle M.: Topography effects of pure titanium substrates on human osteoblast long-term adhesion. Acta Biomaterialia 1 (2005) 211-222.
• [5] Gotfredsen K., Berglundh T., Lindhe J.: Anchorage of titanium implants with different surface characteristics: an experimental study in rabbits. Clinical Implant Dentistry and Related Research 2 (2000) 120-128.
• [6] Klokkevold P., Nishimura R.D., Adachi M., Caputo A.: Osseointegration enhanced by chemical etching of the titanium surface. A torque removal study in the rabbit. Clinical Oral Implants Research 8 (1998) 442-447.
• [7] Guehennec L., Lopez-Heredia M.A., Enkel B., Weiss P., Amouriq Y., Layrolle P.: Osteoblastic cell behaviour on different titanium implant surfaces. Acta Biomaterialia 4 (2008) 535-543.
• [8] Bächle M., Kohal R. J.: A systematic review of the influence of different titanium surfaces on proliferation, differentiation and protein synthesis of osteoblast-like MG63 cells. Clinical Oral Implants Research 15 (2004) 683-692.
• [9] Brunette D. M.: Titanium in Medicine: Material Science, Surface Science, Engineering, Biological Responses, and Medical Applications. Springer Science & Business Media, 2001.
• [10] Oshida Y.: Surface Engineering and Technology for Biomedical Implants. Momentum Press, 2014.
• [11] Anselme K., Linez P., Bigerelle M., Le Maguer D., Le Maguer A., Hardouin P., Hildebrand H.F., Lost A., Leroy J.M.: The relative influence of the topography and chemistry of TiAl6V4 surfaces on osteoblastic cell behavior. Biomaterials 21 (2000) 1567-1577.
• [12] Łukaszewska M., Gajdus P., Hędzelek W., Zagalak R.: Development of titanium implants surface. Review. Implantoprotetyka 10 3(36) (2009) 24-29.
• [13] Schuler M., Owen G.R., Hamilton D.W., de Wild M., Textor M., Brunette D.M., Tosatti S.G.: Biomimetic modification of titanium dental implant model surfaces using the RGDSP-peptide sequence: a cell morphology study. Biomaterials 27 (2006) 4003-4015.
• [14] Germanier Y., Tosatti S., Broggini N., Textor M., Buser D.: Enhanced bone apposition around biofunctionalized sandblasted and acid-etched titanium implant surfaces. Clinical Oral Implants Research 17 (2006) 251-257.
• [15] Wang J.H., Surface preparation techniques for biomedical applications. W: Driver M., Coatings for Biomedical Applications. Woodhead Publishing Limited (2012) 143-175.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.