Efeito de superfícies de implantes nano-estruturadas na expressão de genes de osteoblastos e no contato osso-implante in vivo / Effect of nanostructured implant surfaces on osteoblast related gene expression and bone-implant contact in vivo

As tendências atuais na terapia com implantes odontológicostêm incluído o uso de implantes com superfícies modificadasutilizando nanotecnologia. Ciência que permite a construçãode novos materiais e dispositivos pela manipulação de átomosindividuais e moléculas (escala menor do que 100nm). O objetivodeste trabalho foi avaliar o papel das modificações em escalananométrica de superfícies de implantes osseointegradospara melhorar o processo de osseointegração. Nanotecnologiaoferece a engenheiros e profissionais da área de biologia e saúdenovos meios para entender e otimizar funções e respostasespecíficas de células. As várias técnicas utilizadas para adicionarcaracterísticas nanométricas às superfícies de implantesosseointegrados são descritas neste trabalho. Vários trabalhostem apresentado os efeitos da nanotecnologia na modulaçãode etapas fundamentais do processo de osseointegração. Asvantagens e desvantagens da utilização da nanotecnologia nasuperfície de implantes também são discutidas nesse trabalho.Posteriormente, em uma série de experimentos in vitro e in vivo,foi possível avaliar o efeito específico destas modificações emdois diferentes modelos. Como efeitos observados da aplicaçãode nanoestruturas à superfície dos implantes osseointegradosfoi possível verificar-se uma melhor e mais rápida resposta deosseointegração destes materiais, atuando efetivamente na cascatade diferenciação de osteoblastos.

Current trends in clinical dental implant therapy include useof endosseous dental implant surfaces embellished with nanoscaletopographies. Nanotechnology deals with materials withat least one significant dimension less than 100nm. The goal ofthis study was to consider the role of nanoscale topographic modificationof titanium substrates for the purpose of improvingosseointegration. Nanotechnology offers engineers and biologistsnew ways of interacting with relevant biological processes.Moreover, nanotechnology has provided means of understandingand achieving cell specific functions. The various techniquesthat can impart nanoscale topographic features to titaniumendosseous implants are described. Existing data supportingthe role of nanotopography suggests that critical steps in osseointegrationcan be modulated by nanoscale modification ofthe implant surface. Important distinctions between nanoscaleand micron-scale modification of the implant surface are presentlyconsidered. The advantages and disadvantages of nanoscalemodification of the dental implant surface are discussed.Finally, available data concerning the current dental implantsurfaces that utilize nanotopography in clinical dentistry aredescribed. Nanoscale modification of titanium endosseous implantsurfaces can alter cellular and tissue responses that maybenefit osseointegration and dental implant therapy. In a seriesof in vitro and in vivo experiments it was possible to evaluatethe effect of this modifications in different study designs. Theadvantages of the use of nanocues added to the surface of theosseointegrated dental implants allowed to a better and fasterosseointegration response of these materials, by acting on thedifferentiation of the osteoblasts.

Avaliação do comportamento de células mesenquimais humanas sobre superfícies de implantes dentários / Evaluation of differentiation and mineralization of human mesenchymal cells plated on dental implant surfaces

O objetivo deste estudo foi avaliar uma superfície de implante dentário compatível biologicamente e que aumente a resposta celular de osteoblastos de maneira a estimular o processo de diferenciação do tecido ósseo. Neste estudo foram utilizados discos de titânio comercialmente puro (cpTi) grau IV (6,0 mm x 1,0 mm) divididos em três grupos. Estes discos foram somente usinados (grupo U) ou usinados e subsequentemente tratados com ataque ácido (grupo Ac) ou usinado, jateamento e ataque ácido (grupo J/Ac). Células mesenquimais humanas indiferenciadas foram cultivadas sobre os discos e diferenciadas em osteoblastos. Os níveis de expressão de genes relacionados à diferenciação do tecido ósseo (Fostatase Alcalina-ALP; Sialoproteína Óssea-BSP; e Runx2) foram avaliados após sete e 21 dias através de PCR-tempo real (o gene GAPDH foi utilizado como controle endógeno). Após 35 dias avaliou-se a formação de nódulos de mineralização corados com Alizarin Red S. Observou-se um aumento relativo nos níveis de expressão dos genes ALP, BSP e Runx2 para a superfície com J/Ac quando comparada com as superfícies U e Ac. Após 21 dias a expressão de ALP estava 80 vezes maior na superfície J/Ac e o aumento no nível de BSP foi de 25 vezes. Após 35 dias a área mineralizada foi de 18%, 71% e 80%, para as superfícies U, Ac e J/Ac, respectivamente. Estes resultados sugerem que o jateamento da superfície previamente ao ataque ácido permitiu um maior nível de expressão de genes relacionados à cascata de diferenciação do tecido ósseo e formação de nódulos de mineralização in vitro, podendo levar a uma maior e melhor resposta de osseointegração destas superfícies.

Novel implant surfaces have been developed to improve/accelerate the osseointegration process. The mechanism by which implant surface improves osteoblast response at endosseous titanium implants is not fully understood. One of the mechanisms is related to induction of expression of bone-tissue specific genes inducing cells to differentiate into osteoblasts. The aim of this study was to evaluate a biologically compatible implant surface that can improve osteoblast responses and leads to a faster osseointegration. Commercially pure grade IV titanium disks (6.0x1.0mm) were machined (U) or machined acid etching (Ac) or sandblasted/acid etching (J/Ac), and divided into three groups. Human Mesenchymal Stem Cells were plated onto the disks and differentiated into osteoblasts. The expression levels of osteoblast-specific genes were evaluated by Real Time PCR to measure the mRNA levels of alkaline phosphatase (ALP), bone sialoprotein (BSP), and Runx2 after 7 and 21 days. The housekeeping gene GAPDH was used as a control. At 35 days, mineralization nodules were evaluated by Alizarin Red S staining. After 21 days, the expression levels of ALP for J/Ac and BSP were upregulated 80-fold and 25-fold, respectively. After 35 days, the mineralized area U, Ac and J/Ac was 18%, 71%, and 80%, for, respectively. The results demonstrated that a sandblasted/acid etched surface can affect adherent cell-bone specific gene expression, leading to a higher expression of osteoblast-specific genes and an increased in vitro mineralization response.

In situ DNA transfer to chicken embryos by biolistics

Ovos fertilizados de galinha foram bombardeados através da técnica de biobalística. A expressäo transiente do gene lacZ, sob o controle do promotor humano citomegalovírus, foi verificada após a transferência in situ. Diferentes níveis de pressäo de gás hélio, vácuo e tipos de partículas foram testados. A taxa de sobrevivência aumentou à medida que a velocidade das partículas diminuíram, entretanto, o nível de expressäo foi menor. Os melhores resultados, combinando taxa de sobrevivência e expressäo, foram obtidos com partículas de ouro, 600 libras por polegada ao quadrado de hélio e 600 mmHg de vácuo. Nestas condiçöes, todos os embriöes bombardeados apresentaram atividade da ß-galactosidase, indicando que esta técnica é eficiente para a transformaçäo de embriöes de galinha.