Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ warunków hodowli in vitro na przeżywalnosć ludzkich komórek kostnych w kontakcie z materiałami ceramicznymi

Olkowski R., Kaszczewski P., Lewandowska-Szumieł M., Czechowska J., Siek D., Pijocha D., Ślósarczyk A.

Engineering of Biomaterials

|

2012

|

Vol. 15, no. 116-117 spec. iss.

92--93

PL

Celem pracy była ocena cytozgodnościin vitro tworzyw ceramicznych, opracowanych jako materiał do wypełnienia ubytków kostnych. Określono wpływ warunków hodowli na efekt testów cytozgodnościin vitro.Badania przeprowadzono namateriałach oznaczonych jako:SH, SPR (komercyjne preparaty handlowe), TC-C oraz TC-MP (materiały oparte na α-TCP), KMC-C (substytuty kostne na bazie hydroksyapatytui siarczanu(VI) wapnia)orazHCM, HMPM (materiały na bazie MgO,NH4H2PO4, hydroksyapatytu oraz siarczanu (VI) wapnia lub pirofosforanu sodu). Do badań cytozgodnościwykorzystano ludzkie komórki wyizolowane z tkanki kostnej (human bone-derived cells - hBDC). Zastosowano trzy różne sposoby hodowli in vitro: hodowlę komórek bezpośrednio na powierzchni próbek ceramicznych, hodowlę w pożywce wzbogaconej w wyciągi z materiałów ceramicznych, a także hodowlę komórek na TCPS w sąsiedztwie próbek ceramicznych. Hodowlę komórek na powierzchni próbek przeprowadzono w dwóch różnych warunkach: przy objętości 1 ml pożywki lub 0,2 ml pożywki. Pomiar aktywności metabolicznej komórekwykonano za pomocą testów XTT i Alamar Blue.Żywe i martwe komórkizostały uwidocznione przez barwienie zestawem Live/Dead i obserwację w mikroskopie fluorescencyjnym. Przeprowadzono także mikroskopową obserwację komórek oraz przyżyciową mikroskopową obserwację z dokumentacją fotograficzna w trybie poklatkowym. W wyciągach z materiałów ceramicznych oznaczono stężenie jonów wapnia. Materiały SPR, HCM i KMC-C zwiększyły stężenie jonów wapnia w medium hodowlanym, a także uległy najsilniejszej degradacji w czasie inkubacji. Materiały SH, HMPM, TC-C i TC-MP obniżyły zawartość wapnia w DMEM. Jedynie wyciągi z materiału HCM były cytotoksyczne w każdym z badanych stężeń (3,13%-100%). Ponadto pełne (100%) wyciągi z materiałów SH, HMPM, KMC-C i TC-C byłytoksyczne dla komórek. Pozostałe rozcieńczenia wyciągów nie wykazały właściwości cytotoksycznych. Komórki były liczne i miały prawidłową morfologię ludzkich osteoblastów we wszystkich badanych stężeniach wyciągów. Dla części materiałów (SH, HMPM, TC-C, TC-MP) żywotność komórek hodowanych na ich powierzchni znajduje się na poziomie kontroli (TCPS) przy objętości pożywki równej 1 ml, natomiast przy objętości 0,2 ml żywotność komórek nie przekraczała 31% kontroli. Uwidoczniono obecność zarówno żywych, jak i martwych komórek na powierzchni materiałów. Komórki hodowane na TCPS w sąsiedztwie ceramiki, przylegają do podłoża, migrują i proliferują zachowując prawidłową morfologię. Wykazano, że objętość pożywki hodowlanej ma decydujące znaczenie dla przeżywalności komórek w hodowli. Cytotoksyczne oddziaływanie materiału jest szczególnie intensywne w przypadku hodowli komórek w bezpośrednim kontakcie na jego powierzchni, podczas gdy w hodowli z wyciągami z badanych materiałów komórki zachowują wysoką przeżywalność. Żaden z badanych materiałów nie stanowi dobrego podłoża do hodowli komórek w warunkach bezpośredniego zasiedlania powierzchni materiału. Warunki hodowli stosowane przy ocenie cytozgodności wywierają znaczny wpływ na wynik badania, zatem dla uzyskania wiarygodnych wyników sugerowane jest zastosowanie kilku wariantów hodowli in vitro.

EN

Analysis of biocompatibility in vitro of ceramic materials, projected as substitutes for bone tissue was the aim of the work. Influence of culture conditions on the materials cytocompatibility was also examined. Tests were performed on the materials descripted as: SH, SPR (commercial materials), TC-C and TC-MP (materials based on α-TCP), KMC-C (bone substitutes based on hydroxyapatite and calcium sulfate) and HCM, HMPM (materials based on MgO, NH4H2PO4, hydroxyapatite and calcium sulfate or sodium pyrophosphate). Human bone-derived cells (hBDC) were used for cytotoxicity assays. Three procedures of in vitro culture were applied: cell culture directly on the samples' surface, culture in the medium supplemented with extracts made of the materials, and cell culture on tissue culture-treated polystyrene (TCPS) next to ceramic samples. Culture of cells directly seeded on samples was performed in two ways: with 1 ml of culture medium (24-well culture plate) or 0,2 ml of medium (96-well plate). Metabolic activity of cells was measured by XTT test and Alamar Blue test. Cells were visualized by Live/Dead staining and cell fluorescence was observed in microscope. Microscopic observation of cells and long-term observation with time-lapse picture acquisition were also performed. Calcium ion concentration was measured in extracts. Materials: SPR, HCM and KMC-C upgradecalcium concentration in culture medium and undergo the most intensive degradation. Materials: SH, HMPM, TC-C and TC-MP lower calcium concentration in DMEM. Only HCM extracts were toxic in all dilutions (3,13-100%). Moreover, full extracts (100%) made of SH, HMPM, KMC-C and TC-C were cytotoxic. Other dilutions were nontoxic. hBDC were numerous and well spread in all examined dilutions of extracts. For some materials (SH, HMPM, TC-C, TC-MP) viability of hBDC cultured on their surface in 1 ml of medium equals the control (TCPS), but in 0,2 ml of culture medium cell viability reach 31% of control in the extreme. Living as well as dead cells are present on the materials surface. hBDC cultured on TCPS next to ceramic samples adhere, migrate, proliferate and maintain the regular morphology. Volume of culture medium is crucial factor for survival of cell cultured in vitro in contact with biomaterials that change the calcium concentration. Cytotoxic impact of ceramic is especially intensive for cell cultured in direct contact with its surface. In the culture with extracts of the examined materials cells maintain high viability. None of examined materials is proper support for cell culture in direct contact. Results of cytotoxicity estimation depends on the conditions used forin vitro culture. Using various variants of in vitro culture is suggested to gain reliably results.

2

Adhesion and growth of human osteoblast-like cells on aliphatic polyesters with different chemical composition, surface roughness and modification with hydroxyapatite

Vagaska B., Bacakova L., Pamuła E., Lisa V., Dobrzyński P.

Inżynieria Biomateriałów

|

2006

|

R. 9, nr 58-60

4-7

EN

In this study we have investigated the effect of three groups of polymeric foils on the behavior of MG 63 osteoblast-like cells. These included (1) poly(L-lactide) (PLLA) compared with newly synthesized copolymer of L-lactide and trimethylene carbonate (PLTMC 50:50), (2) three samples made of glycolide and epsylon-caprolactone copolymer (PGCap) with different surface roughness and topography, and finally (3) copolymer of glycolide with L-lactide (PGLA) compared with its modification with hyroxyapatite deposits. On the 1st and 4th day of cultivation the cell number on all of the samples was lower than on control polystyrene culture dish. However, on day 8 after seeding, the values on the tested samples caught up with the control polystyrene. In the first group the cell number of PLTMC was higher than on polystyrene or PLLA. In the second group, the number of cells on PGCap samples of the lower surface roughness (RRMS 130 and 180 nm) was significantly higher than that on the control polystyrene, whereas on the PGCap samples with the rounghness in micrometers, it was comparable to the value on the polystyrene. Moreover, the surface roughness influenced the cell adhesion area. The cells on the sample with the highest roughness index were roundly shaped and their adhesion area was significantly lower, because the cells were restricted in their spreading by the surface structure of the material. In the last group, the number of cells on day 8 on the polymer with hydroxyapatite deposits was significantly higher than on standard tissue culture polystyrene dish, as well as on unmodified PGLA foil, which suggested that hydroxyapatite supports cell proliferation.

3

Polimery wykorzystywane do rekonstrukcji kości - ocena wybranych podłoży polimerowych w hodowli in vitro osteoblastów

Fabianowski W., Polak B., Lewandowska-Szumieł M.

Polimery

|

2004

|

T. 49, nr 7-8

522-529

PL

W ramach przeglądu literaturowego przedstawiono podstawy teoretyczne i osiągnięcia w badaniach implantów kostnych, przede wszystkim zaś materiały polimerowe stosowane na implanty wraz z kryteriami wyboru odpowiednich polimerów. Kryteria te obejmują budowę polimeru, przebieg procesu biodegradacji, porowatość, właściwości mechaniczne oraz właściwości powierzchniowe. Omówiono także modyfikację powierzchni implantów kostnych białkami. Część dotycząca wyników prac własnych zawiera wyniki oceny adhezji komórek kostnych (osteoblastów) na różnych rodzajach biomateriałów stosowanych jako porowate implanty kostne. Zastosowano nową metodę sposobu postępowania w takiej ocenie, przedstawioną na schemacie A. Zbadano kąt zwilżania otrzymanych powierzchni (CA), a także przeżywalność komórek po tygodniowej inkubacji na podstawie pomiaru aktywności enzymu dehydrogenazy bursztynianowej (test XTT) oraz aktywności fosfatazy alkalicznej (test ALP). Badania prowadzono w 11 seriach pomiarowych (podział ze względu na rodzaj podłoża). Najlepsze wyniki uzyskano w przypadku powierzchni z dekstranem, jak również układów dekstran + poli(kwas akrylowy) (PAA), dekstran + Ca(NO3)2 bądź dekstran + PAA + Ca(NO3)2. Nie znaleziono jednoznacznej korelacji pomiędzy wynikami testów biologicznych a charakterem hydrofilowym bądź hydrofobowym podłoży polimerowych.

EN

In a literature review the theoretical fundamentals and achievements in osseous implants' investigations have been presented. Especially polymeric materials used in implants were discussed as well as the criteria of the proper polymers choice. These criteria cover the structure of a polymer, porosity, mechanical and surface properties and biodegradation process course. Modification of osseous implant surface with proteins has been also discussed. The part concerning the own research contains the results of evaluation of bone cells' (osteoblasts) adhesion to various types of biomaterials, used as porous osseous implants. A new way of evaluation, presented in Scheme A, was used. Contact angle values (CA, Fig. 1) of the surfaces obtained were measured. Also viability of cells after one-week incubation was investigated basing on the measurements of activity of enzymes of succinate dehydrogenase (XTT Test, Fig. 2) or alkaline phosphatase (ALP Test, Fig. 3). 11 series of measurements differing in the substrate type were done. The best results have been obtained for the surfaces with dextran as well as with the systems: dextran + poly(acrylic acid) (PAA), dextran + Ca(NO3)2 or dextran + PAA + Ca(NO3)2. We did not find an unambiguous correlation between biological tests results and hydrophylic or hydrophobic character of polymeric substrate.

4

Wzrost i różnicowanie komórek kostnych na modyfikowanych podłożach polimerowych

Polak B., Fabianowski W., Lewandowska-Szumieł M.

Inżynieria Biomateriałów

|

2003

|

R. 6, nr 30-33

108-110