Influência da composição dos gases durante a modificação da superfície por plasma na adesão de células primárias da polpa dental / Influence of the composition of gases during plasma surface modification on adhesion of primary cells from dental pulp

Amostras de titânio foram nitretadas por plasma usando duas composições gasosas: 80%H2-20%N2 e 20%H2-80%N2 e as propriedades físicas químicas desse tratamento foram estudas, bem como sua resposta biológica quando submetidas à cultura de células primárias da polpa dentária. Análise por difração de raios X indicam a formação de TiN nas duas amostras nitretadas ao contrário da superfície não nitretada que continha apenas a fase Ti-α. Verificaram-se modificações na dureza, topografia e molhabilidade dessas amostras quando comparadas às amostras não nitretadas. A adesão celular nessas amostras indica que o tratamento aumenta seu valor sendo superior para amostras tratadas em maior concentração de hidrogênio.

Samples of titanium were nitrided using plasma and a composition of two gases: 80% H2-20% N2 and 20% H2-80% N2. The influence of these treatments on their physical chemical properties and biological response when subjected to the primary cell culture of dental pulp were studied. Analyses by X-ray diffraction indicate the formation of TiN in both nitrided samples in contrast to the non-nitrided surface samples that contained only the Ti-α phase. Changes in hardness, topography and wettability of these samples compared to non-nitrided samples were found as well. Finally, the analysis of cell’s adhesion in these samples indicate that treatment increases its value being higher for samples treated at higher hydrogen concentration.

Determinación de la bioactividad de capas de alginato de sodio en discos de hidroxiapatita / Determination of bioactivity in sodium alginate layers of hydroxyapatite disks

OBJETIVO: el propósito central de este trabajo es evaluar la bioactividad in vitro de capas de alginato de sodio en discos de hidroxiapatita. MÉTODOS: los discos de hidroxiapatita fueron elaborados mediante procesos sucesivos de prensado y de sinterizado en un horno eléctrico. Las capas de alginato de sodio se obtuvieron empleando el método de sobrepresión y una disolución acuosa de alginato de sodio al 5 %. En el ensayo de bioactividad las muestras a estudiar fueron sumergidas en fluido biológico simulado. La caracterización de las muestras se realizó empleando microscopia electrónica de barrido y energía dispersiva de rayos X. RESULTADOS: en las muestras de hidroxiapatita sometidas al ensayo de bioactividad, con y sin capas de alginato de sodio, se observó la formación de precipitados ricos en calcio y fósforo. Además, se determinó que con el aumento del tiempo de inmersión en el fluido biológico simulado se incrementan las dimensiones de los aglomerados formados por partículas apatíticas. CONCLUSIONES: los resultados experimentales corroboran que la hidroxiapatita es bioactiva y demuestran que las capas estudiadas de alginato de sodio en discos de hidroxiapatita poseen un comportamiento bioactivo.

OBJECTIVE: the main purpose of the study is to evaluate in vitro bioactivity in sodium alginate layers of hydroxyapatite disks. METHODS: the hydroxyapatite disks were manufactured by successive pressing and sintering in an electric furnace. The sodium alginate layers were obtained by overpressure and a 5% sodium alginate aqueous solution. For the bioactivity assay, the study samples were soaked in simulated biological fluid. Characterization of the samples was conducted by scanning electron microscopy and energy dispersive X rays. RESULTS: the bioactivity assay of hydroxyapatite samples with and without sodium alginate layers revealed the formation of precipitates rich in calcium and phosphorus. It was also found that an increase in the time of immersion in the simulated biological fluid brought about an increase in the size of agglomerates of apatite particles. CONCLUSIONS: experimental results show that hydroxyapatite is indeed bioactive, and that the sodium alginate layers of hydroxyapatite disks which were studied behave bioactively.

Discos de poco espesor de hidroxiapatita cubana sinterizada como sistema de liberacion de fármacos / Cuban low-thickness sintered hydroxyapatite disks as a drug release system

Objetivo: el objetivo principal de este trabajo es estudiar la posibilidad de que sean empleados como sistema de liberación controlada de fármacos, discos de Hidroxiapatita (HA) cubana, fabricados por prensado y sinterizado en hornos eléctrico, sin el empleo de agentes formadores de poros, con porosidades aparentes de 12, 20 y 40 por ciento que fueron dopados por sobre presión con una solución acuosa de alginato de sodio al 5 por ciento y 55 ppm de ceftazidima. Métodos: se estudió la relación entre la penetración del polímero y la porosidad aparente con la liberación del fármaco. Resultados: se demostró que estos discos infiltrados con el polímero que encapsula el fármaco pueden ser utilizados como sistema de liberación controlada. Se demuestra que la porosidad aparente y el tamaño de los poros son influyentes en la penetración del polímero y la masa de fármaco liberado. Conclusiones: En las curvas de liberación obtenidas se observa que los discos pueden ser un potencial material para soportar medicamentos porque se evidencia como el material es capaz de controlar la liberación del medicamento remanente ocluido por un método de dopaje a sobre presión.El perfil indica que en un periodo de siete días se libera controladamente el medicamento

Objective: the main purpose of this study is to examine the potential use of Cuban hydroxyapatite (HA) disks as a controlled drug release system. These disks are manufactured by pressing, and sintered in electric furnaces without using pore-forming agents, with apparent porosities of 12, 20 and 40 percent , and doped by overpressure with a 5 percent sodium alginate aqueous solution and 55 ppm ceftazidime. Methods: a study was conducted of the relationship between penetration of the polymer and apparent porosity with the release of the drug. Results: it was shown that when infiltrated with the polymer encapsulating the drug, these disks may be used as a controlled release system. It was also found that apparent porosity and pore size influence polymer penetration and the mass of drug released. Conclusions: the release curves obtained show that the disks may be a potential drug-supporting material, capable of controlling the release of the remnant drug occluded by an overpressure doping method. The profile reveals that controlled release of the drug is completed in seven days

Proliferation of human periodontal ligament mesenchymal cells on polished and plasma nitriding titanium surfaces

Aim: To evaluate the proliferative capacity of mesenchymal cells derived from human periodontalligament on polished and plasma-treated titanium surfaces. Methods: Eighteen titanium disks werepolished and half of them (n=9) were submitted to plasma nitriding using the cathodic cage technique.Mesenchymal cells were isolated from periodontal ligament of impacted third molars (n=2) andcultured on titanium disks (polished and nitrided) and on a plastic surface as a positive control of cellproliferation. Cell proliferation was analyzed and growth curves were constructed for the differentgroups by determining the number of cells adhered to the different surfaces at 24, 48 and 72 h afterplating. Results: Higher cell number was observed for the nitrided surface at 24 and 48 h.However, no statistically significant difference in cell proliferation was observed between the twodifferent surface treatments (p>0.05). Conclusions: We concluded that plasma nitriding producedsurfaces that permitted the proliferation of human periodontal ligament mesenchymal cells. Associatedto other physical and chemical properties, it is possible to assume the feasibility of plasma nitridingmethod and its positive effect on the early cellular events of osseointegration.

Stem cells behavior on titanium surfaces modified by plasma / Análise do comportamento de células-tronco em superfícies de titânio modificadas por plasma

Over the last decade, a considerable development of new technologies to the modification of dental implants has been observed contributing to reduce the healing process and their use in areas with low bone density. Among the new techniques, plasma nitriding has showed excellent results. In this study, a superficial modification of commercial pure titanium (Degree II), by using two different plasma treatments (planar and hollow cathode nitriding) was accomplished aiming at an optimization of the surface for biomedical applications. An evaluation of the chemical composition in all samples was carried out, in addition to a study of their roughness and texture. Then, stem cells were deposited onto these surfaces and a comparison among their properties and their biological behavior was accomplished. The results showed that the nitriding techniques produced significant changes in the superficial texture of the Ti samples. The roughness test presented better results in samples nitrided by hollow cathode technique. Statistically significant differences were found in the cell proliferation of samples nitrided by hollow cathode nitriding when compared to samples without treatment. The used techniques were, therefore, effective and directly influenced the characteristics of the titanium surface and consequently, the stem cell behavior.

Nos últimos anos tem-se observado um grande crescimento em tecnologias para modificação de superfícies de implantes dentais visando reduzir o tempo de espera pela cicatrização, assim como possibilitar seu uso com sucesso em áreas de baixa densidade óssea. Dentre esses métodos de modificação, a nitretação por plasma tem apresentado ótimos resultados. No presente trabalho, estudou-se superfícies de titânio comercialmente puro (Grau II) modificadas através de dois tratamentos por plasma diferentes (nitretação planar e nitretação em cátodo oco), com o objetivo de obter uma otimização da superfície para aplicações biomédicas. Uma avaliação da composição química e um estudo da rugosidade e textura destas amostras foram realizados. Em seguida, depositou-se células-tronco sobre essas superfícies e uma comparação entre as novas propriedades obtidas e a proliferação celular foi feita. Os resultados mostraram que a nitretação por plasma produziu mudanças significativas na textura superficial das amostras de titânio. A rugosidade foi superior nas amostras nitretadas em cátodo oco. Encontrou-se diferença estatisticamente significante na proliferação celular das amostras nitretadas em cátodo oco quando comparadas com as amostras sem tratamento. Essas técnicas de modificação são, portanto, efetivas e possuem influência direta nas características da superfície e no comportamento de células-tronco.

Bone marrow mesenchymal cell adhesion to polished and nitrided titanium surfaces

Aim: To evaluate the adhesion of mouse bone marrow mesenchymal cells (MBMMC) on differenttitanium surfaces. Methods: Grade II titanium discs (ASTM F86) received two different surfacetreatments: polished (S1) and cathodic cage plasma nitriding (S2). MBMMC were cultured ontitanium discs in 24-well cell culture plates, at a density of 1 x 104 cells per well. After 24 h, theadhesion was evaluated using a hemocytometer. Results: The mean adhesion was greater onS2, though without statistically significant difference from S2 (p>0.05). Conclusions: It wasdemonstrated that titanium surface treatment with ionic nitriding in a cathodic cage is biocompatiblesince it preserved the integrity of the cultivated MBMMC for a period of 24 h, allowing theiradhesion.

Análise da preferência celular em diferentes superfícies de Ti exposta ao mesmo meio de cultura / Analysis of the cell preference in different Ti surfaces exposed to the same culture environment

Adesão e proliferação celular em superfícies de titânio comercialmente puro (Grau II) modificadas por plasma foram analisadas seguindo duas estratégias diferentes, a saber: (1) exposição de um tipo de superfície para cada cultivo celular e (2) exposição de duas superfícies diferentes num mesmo cultivo decélulas. Observou-se diferença estatisticamente significante em relação à proliferação e morfologia,entre as amostras nitretadas e as amostras sem tratamento. Para a primeira estratégia verificou-se uma preferência celular levemente superior nas superfícies nitretadas. Entretanto, quando exposta as duas superfícies num mesmo meio de cultura (estratégia 2) verificou-se que a preferência pela parte nitretada foi muito superior àquela verificada na estratégia 1. Isto significa que em situação de concorrência entre duas superfícies (tratada e não tratada), a preferência celular é intensificada.

Estudio preliminar acerca de recubrimientos de hidroxiapatita HAP-200 obtenidos por plasma atmosférico / A preliminary study about HAP-200 hydroxyapatite coatings obtained by atmospheric plasma

La hidroxiapatita es catalogada como un material bioactivo cuya capacidad de interacción con el hueso ha permitido su uso de forma satisfactoria para aplicaciones ortopédicas y dentales. En el presente trabajo la hidroxiapatita producida por el Centro Nacional de Investigaciones Científicas fue proyectada mediante una antorcha de plasma atmosférico sobre un sustrato de acero inoxidable austenítico. El tamaño de partículas fue determinado por dispersión láser y la distancia de proyección fue variada entre 20 y 60 mm. La microestructura y composición de fase del polvo, así como la del recubrimiento obtenido fueron examinados por microscopia óptica, microscopia electrónica de barrido y difracción de rayos X (DRX). La composición química puntual del recubrimiento fue analizada por espectrometría de dispersión de energía (EDS), también fueron medidos la dureza, el espesor de capa y la cristalinidad. Los resultados indican que la cristalinidad disminuye con el incremento de la distancia de proyección, no así su dureza y espesor de capa

Hydroxyapatite is classified as a bioactive material whose ability of interaction with bone allowed its use in a satisfactory way for orthopedic and dental application. In present paper the hydroxyapatite produced by the National Center of Scientific Researches, was projected by means of an atmospheric plasma torch on an austenitic stainless steel substrate. The particles' size was determined by laser dispersion and the projection distance fluctuates between 20 and 60 mm. The microstructure and the powder phase composition, as well as the coating achieved were examined by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-rays diffraction (XRD). The coating's point chemical composition was analyzed by energy-dispersion spectrometry (EDS) and the hardness, layer thickness and crystallization were measured. Results showed that crystallization decreases according to the increase of projection distance, but not its hardness and layer thickness

Adesão de células do ligamento periodontal de ratos a diferentes superfícies de titânio: estudo comparativo in vitro / Adhesion of ligament periodontal cells to different titanium surfaces: an in vitro comparative study

Objetivo: o presente estudo teve como objetivo avaliar, através de experimentos in vitro utilizando cultura celular, a capacidade de adesão das células do ligamento periodontal de ratos sobre as superfícies de titânio polidas e tratadas por nitretação iônica (plasma). Método: foram utilizados discos de titânio grau II ASTM F86 nas dimensões de 15mm de diâmetro por 1,5mm de espessura, os quais receberam diferentes tratamentos de superfície em 2 grupos distintos: polido e nitretado a plasma por gaiola catódica. As células foram isoladas do ligamento periodontal de ratos e cultivadas em meio de cultura alfa-MEM contendo antibióticos e suplementado com 10% de FBS, por 72 horas, em atmosfera úmida com 5% de CO2 a 37ºC. No subcultivo as células foram cultivadas sobre os discos de titânio em uma placa de 24 poços, na densidade de 1 x 104 células por poço, incluindo-se controles positivos sem os discos de titânio. Após 24 horas de cultivo, as células foram submetidas à contagem em câmara de Neubauer. Resultados: os resultados mostraram que a média de adesão celular foi maior na superfície controle (0,62±0,22) do que nos grupos polido (0,46±0,14) e nitretado (0,33±0,10). Foi observada diferença estatisticamente significante entre os grupos controle e nitretado (p=0,04), porém não se observou diferença na adesão celular entre os grupos polido e nitretado. Conclusão: a capacidade de adesão das células do ligamento periodontal de rato a superfícies de titânio não sofreu influência do tratamento de superfície dado ao material.

Objective: the present study aims to evaluate, through experiments in vitro, the adhesion capacity of rats periodontal ligament cells on polishing and treated by ionic nitriding (plasma) titanium surfaces. Method: degree II titanium discs (ASTM F86), 15mm of diameter for 1,5mm of thickness, which had received different treatments from surface in 2 distinct groups (polished and cathodic cage plasma nitriding) were used. The cells were isolated from periodontal ligament of rats and cultivated in alpha-MEM contend antibiotic and supplemented with 10% of FBS, for 72 hours, in humid atmosphere with 5% of CO2 at 37ºC. In the subculture the cells were cultivated on titanium discs in 24-well cell culture plates, with a density of 1 x 104 cells per well, including wells with no discs (control). After 24 hours of cultivation, the cells were counted in a Neubauer chamber. Results: the results had shown that the mean adhesion was greater on the control surface (0.62±0.22) than on polished (0.46±0.14) and nitriding (0.33±0.10) surfaces. Statistical significant difference was observed between the groups control and cathodic cage plasma nitriding (p=0.04), nevertheless no diference was found between polished and nitriding groups. Conclusion: the adhesion capacity of rat periodontal ligament cells on the titanium surfaces was not influenced by the different surface treatments given to the material, since none of these contributed positively in the process of cellular adhesion.

Efeito de consecutivas refusões de ligas de ni-cr utilizadas em prótese fixa / Effect of recasting Ni-Cr alloys used in prosthetic procedures

Para a confecção de coroas metalocerâmicas, uma série de etapas devem ser realizadas. A mudança nesses passos pode ocasionar alterações tanto na liga metálica como na porcelana e como conseqüência, na adesão entre elas. Um fator que deve ser levado em consideração, consiste em analisar o efeito das refusões, uma vez que nos laboratórios protéticos torna-se comum a prática do seu reaproveitamento. Tal fato pode ocasionar perda qualitativa e quantitativa dos elementos de liga e como conseqüência, diferença em suas propriedades, sendo um grande indicativo de falhas em certas coroas. O objetivo deste trabalho foi analisar o efeito do número de refusões sobre a microestrutura, porosidade e dureza dessa liga, contribuindo, desta forma, para uma melhoria dos trabalhos protéticos na realização das coroas metalocerâmicas. Deste modo, coroas de ligas refundidas em 1 e 2 vezes, foram comparadas com aquelas apenas fundidas em dois laboratórios de prótese de Natal-RN. As microestruturas foram observadas por microscopia óptica. Utilizando-se o programa de análise de imagem, Image Pro-Plus, avaliou-se a porosidade existente nessas amostras. A amostra fundida apresentou regiões com porosidade máxima de 9% no laboratório 1 e 11% no laboratório 2, enquanto que as amostras das ligas refundidas e refundidas 2 vezes apresentaram porosidades até 14% e 86% respectivamente no laboratório 1 e 12% e 70% no laboratório 2. Com relação à microdureza, os resultados indicaram que, na medida em que se aumenta o número de refusões, a dureza diminui para ambos os laboratórios.