Efeitos da diferenciação de células-tronco mesenquimais humanas sobre superfícies de implantes hidrofílicas / Effect of hydrophilic implant surfaces on differentiation of human mesenchymal stem cells

RESUMO

Novas superfícies de implantes foram desenvolvidas para melhorar o processo de osseointegração guiando principalmente a diferenciação de células-tronco mesenquimais humanas (CTMh) em osteoblastos. Este estudo avaliou o efeito de diferentes superfícies de implantes na diferenciação de CTMh em osteoblastos. Uma nova superfície de implante (Acqua) foi comparada com a superfície NeoPoros. As CTMh foram cultivadas em discos de titânio preparados com duas superfícies, e experimentos diferentes foram realizados para avaliar a viabilidade celular, a proliferação, a atividade de fosfatase alcalina, a mineralização e a expressão dos genes relacionados aos osteoblastos. Além disso, microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de fotoelétrons de raio X foram feitas para avaliar a composição química e a topografia das superfícies. Após três e sete dias, a superfície Acqua mostrou níveis mais altos de proliferação celular, quando comparada com a superfície NeoPoros (p < 0,05). A atividade da fosfatase alcalina foi seis vezes maior na superfície Acqua após 14 dias de cultura celular (p < 0,05). Além disso, a quantidade de cálcio depositado nas superfícies, devido ao processo de mineralização, foi o dobro na superfície Acqua após 14 e 28 dias (p < 0,05). Para a análise da expressão gênica, os níveis de mRNA do genes da fosfatase alcalina (ALP) e sialoproteína óssea (BSP) foram maiores para Acqua aos três, sete e 14 dias, em comparação com a superfície NeoPoros. Dentro das limitações deste estudo, a superfície Acqua foi capaz de induzir melhor diferenciação das CTMh em osteoblastos, comparadas com a superfície NeoPoros. Uma maior expressão de genes marcadores de osteoblastos, bem como maior atividade de fosfatase alcalina e teor de cálcio, foram observados para a superfície Acqua...

ABSTRACT

New implant surfaces have been developed to improve the osseointegration process mainly guiding the differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSC) into osteoblasts. This study evaluated the effect of different implant surfaces in hMSC differentiation into osteoblasts. A novel implant surface (Acqua) was compared to Neoporos surface. hMSCs were cultured on titanium disks prepared with the two different surfaces and experiments to evaluate cell viability and proliferation, alkaline phosphatase activity, mineralization and gene expression of osteoblast marker genes were conducted. Also, scanning electron microscopy and X-ray Photoelectron Spectroscopy were conducted to evaluate the topography and chemical composition of both surfaces. After three and seven days, Acqua surface showed higher levels of cell proliferation compared to Neoporos surface (p < 0.05). Alkaline phosphatase activity was 6-fold higher on Acqua surface after 14 days of cell culture (p < 0.05). Also, the amount of calcium deposited on the surfaces due to the mineralization process was 2-fold higher for Acqua surface after 14 and 28 days (p < 0.05). For gene expression analysis, alkaline phosphatase (ALP) and bone sialoprotein (BSP) mRNA levels were higher for Acqua at three, seven and 14 days compared to Neoporos surface. Within the limitations of this study, the Acqua surface was able to better induce the differentation of hMSCs into osteoblasts compared to the Neoporos surface. Higher expression of osteoblast marker genes as well as higher alkaline phosphatase activity and calcium content were observed for Acqua...