RESUMO
ABSTRACT Chitosan is a biopolymer with bactericidal/bacteriostatic effect, biocompatible and biodegradable. It has been used in tissue engineering to replace tissues partially or completely by releasing bioactive materials or influencing cell growth, usually in regenerative medicine and dentistry. The aim of this study was to evaluate the cytotoxic and anti-inflammatory effect of chitosan alone or with hemostatic gelatin (Spongostand®) in cultures of human pulp cells (HPC), human gingival fibroblasts (HGF) and mouse pre-osteoblasts (MC3T3-E1, ATCC). HPC and HGF were isolated from patients. Cells were subcultured in DMEM. Chitosan was inoculated at different concentrations (0-0.5%) and hemostatic gelatins impregnated with chitosan (0.19%) were placed directly in the presence of cells and incubated for 24 hours. Cell viability was determined by MTT method and mean cytotoxic concentration (CC50) was calculated from the dose-response curve. Anti-inflammatory effect was calculated from the in vitro gingivitis model induced with interleukin 1beta (IL-1β) in HGF and protein detection. The data were subjected to Shapiro-Wilk, Kruskal-Wallis and Mann-Whitney tests. Experiments were performed in triplicate of three independent assays. Cell viability of HPC, HGF and MC3T3-E1 in contact with chitosan decreased significantly (p<0.05). The HPC were the most sensitive (CC50= 0.18%), followed by HGF (CC50= 0.18%) and MC3T3-E1 (CC50= 0.19%). The cytotoxicity of gelatins impregnated with chitosan decreased cell viability of HGF and HPC by 11% and 5%, respectively. The proinflammatory effect was reduced significantly in the gingivitis model. To conclude, chitosan induces moderate cytotoxic effects alone or with hemostatic gelatin at 0.19%, in dose-dependent manner, with anti-inflammatory effects on human gingival fibroblasts. The use of chitosan as a biomaterial can be an excellent choice for use in regenerative dentistry.
RESUMEN El quitosano es un biopolímero con efecto bactericida/bacteriostático, biocompatible y biodegradable. Se ha utilizado en ingeniería de tejidos con el fin de reemplazar parcial o completamente los tejidos como material bioactivo o influyendo en el crecimiento celular, comúnmente, para medicina y odontología regenerativa. Evaluar el efecto citotóxico y antiinflamatorio del quitosano solo o con gelatina hemostática (Spongostand®) en cultivos con células pulpares humanas (HPC), fibroblastos gingivales humanos (HGF) y preosteoblastos de ratón (MC3T3-E1, ATCC). HPC, HGF se aislaron de pacientes. Las células se subcultivaron en DMEM. Se inoculó quitosano a diferentes concentraciones (0-0,5%) y se colocaron gelatinas hemostáticas impregnadas con quitosano (0,19%) directamente en presencia de células y se incubaron durante 24 horas. La viabilidad celular se determinó mediante el método MTT y se calculó la concentración citotóxica media (CC50) a partir de la curva dosis-respuesta. El efecto antiinflamatorio se calculó a partir del modelo de gingivitis in vitro inducido con interleucina 1β (IL-1β) en HGF. Los datos se sometieron a las pruebas de Shapiro-Wilk, Kruskal-Wallis y Mann-Whitney. Los experimentos se realizaron por triplicado de tres ensayos independientes. La viabilidad celular de HPC, HGF y MC3T3-E1 en contacto con el quitosano disminuyó significativamente la viabilidad celular (p <0.05). Las HPC fueron las más sensibles (CC50= 0,18%) seguido de HGF (CC50= 0,18%) y MC3T3-E1 (CC50= 0,19%). Las gelatinas impregnadas con quitosano mostraron una disminución en la viabilidad celular para HGF, HPC de 11% y 5% respectivamente y se redujo significativamente el efecto pro-inflamatorio en el modelo de gingivitis humano. El quitosano induce efectos citotóxicos moderados solo o con gelatina hemostática a 0,19% de forma dosis-dependiente con efectos antiinflamatorios en fibroblastos gingivales humanos. El uso de quitosano como biomaterial puede ser una excelente opción para su uso en odontología regenerativa.
RESUMO
The objective of this study was to determine the effects of coating nanoparticles of titanium dioxide (TiO2 NPs) and irradiation -UV on plates of titanium (Ti) for the adhesion and proliferation of human gingival fibroblasts (HGF). A total of 15 Ti plates were divided into three groups (n = 5); (i) control Ti, (ii) experimental: Ti+TiO2 NPs, (iii) experimental: Ti+TiO2 NPs+UV. The plates were analyzed with atomic force microscopy (AFM) and the roughness (Ra and Rmax) was determined. UV irradiation was performed for 20 min. HGF were subcultured in DMEM+10 % fetal bovine serum (FBS) at 37 °C with 5 % CO2. 2x106 cells/mL were inoculated on the plates and incubated for 1 h and washed with phosphate buffer saline (PBS). In the case of cell proliferation, cells were incubated for further 24 h more. Cell viability was determined with the MTT method, the formazan was dissolved with dimethylsulfoxide (DMSO) and analyzed at 540 nm. Experiments were performed of three independent experiments and data were analyzed by Kruskall-Wallis and multiple comparison of Mann-Whitney test. The surface topography of samples corresponded as follow: Ti (Ra= 0,492 µm y Rms= 0.640 µm), Ti+NPs TiO2, (Ra= 0.55 µm y Rms= 0.714 µm), respectively. The coating with TiO2 NPs significantly (p <0.05) increased the adhesion and proliferation of HGF compared with the group. The modification of Ti plates by coated with TiO2 NPs significantly increased adhesion and proliferation of HGF with the formation of a hydrophilic surface which favors the humectancy. This treatment may be reported here convenient to accelerate osseointegration of dental implants based titanium.
El objetivo fue determinar los efectos del recubrimiento con nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2 NPs) e irradiación UV sobre placas de titanio (Ti) para la adhesión y proliferación de fibroblastos gingivales humanos (FGH). Un total de 15 placas de Ti se dividieron en tres grupos (n= 5); (i) control Ti, (ii) experimental Ti+NPs TiO2, (iii) experimental: Ti+NPs TiO2+UV. Las placas fueron analizadas en microscopía de fuerza atómica (MFA) y se determinó la rugosidad (Ra y Rmax). La irradiación con UV se realizó durante 20 min. FGH fueron subcultivados en DMEM+10 % de suero fetal bovino a 37 °C con 5 % de CO2. 2x106 células/mL fueron inoculadas sobre las placas e incubadas durante 1 h, se lavaron con solución salina de buffer fosfato. En el caso de la proliferación celular, las células se incubaron por 24 h más. La viabilidad celular se determinó con el método de MTT, el formazan fue disuelto con dimetilsulfoxido y se analizó a 540 nm. Los experimentos se realizaron a partir de tres experimentos independientes y los datos se analizaron por Kruskall-Wallis y por comparación múltiple de Mann-Whitney. La topografía de la superficie de las muestras correspondio de la siguiente manera: Ti (Ra= 0,492 µm y Rms= 0,640 µm), Ti+NPs TiO2, (Ra= 0,55 µm y Rms= 0,714 µm), respectivamente. El recubrimiento con NPs TiO2 aumentó significativamente la adhesión y proliferación de HGF en comparación con el grupo de Ti control (p <0,05). La modificación de la superficie de las placas de Ti recubiertas con NPs TiO2 aumentó significativamente la adhesión y proliferación de HGF con la formación de una superficie hidrófila que favorece la humectancia. Este tratamiento aquí informado tal vez sea un método conveniente para acelerar el proceso de la osteointegración de los implantes dentales a base de titanio.