Influence of titanium nanotubular surfaces, produced by anodization, on the behavior of osteogenic cells: in vitro evaluation / Influência da superfície nanotubular do titânio, produzido por anodização, no comportamento de células osteogênicas: avaliação in vitro

Objective: The objective of this study was to evaluate in vitro the influence of the anodized surface of Ti35Nb7Zr alloy on the behavior of osteogenic cells, for future application in biomedical implants. Material and Methods: For the development of this research, samples of commercially pure titanium (TiCp) and samples of Ti35Nb7Zr alloy were anodized, both were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and were plated afterwards with human osteoblast-like cells (MG63 line) (2 x 104). Cell adhesion, cytotoxicity test, formation of mineralization nodules and a comet assay were also performed in different periods. The bottom of the plate was used as a control, without a sample. Results: SEM analysis showed that the topography of both samples presented surfaces covered by nanotubes. Cellular morphology exhibited spreading in both samples proposing an intimate cell- material liaison. After 3 days, the Ti35Nb7Zr group exhibited greater cell viability than the TiCp group (p<0.01). Regarding calcium content, there was no statistical difference between the anodized groups, but there was a difference between the experimental groups and the control group (p<0.01). In the comet assay, the percentage of DNA in the comet tail did not exhibit any significant difference (p>0.05) among the groups in the evaluated periods. Conclusion: It was concluded that this process of anodization was efficient to form nanotubes, as well as promote a positive influence on the behavior of osteogenic cells without promoting cell damage. (AU)

Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro a influência da superfície anodizada da liga Ti35Nb7Zr no comportamento de células osteogênicas, para futura aplicação em implantes biomédicos. Material e Métodos: Para o desenvolvimento desta pesquisa, amostras de titânio comercialmente puro (TiCp) e amostras da liga Ti35Nb7Zr foram anodizadas, ambas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e posteriormente plaqueadas com células semelhantes a osteoblastos humanos (linha MG63) (2 x 104). Foram realizados em diferentes períodos a adesão celular, teste de citotoxicidade, formação de nódulos de mineralização e ensaio do cometa. O fundo da placa foi usado como controle, sem amostra. Resultados: A análise em MEV mostrou que a topografia de ambas as amostras apresentava superfícies cobertas por nanotubos. A morfologia celular exibiu espalhamento em ambas as amostras, propondo uma ligação íntima célula-material. Após 3 dias, o grupo Ti35Nb7Zr exibiu maior viabilidade celular do que o grupo TiCp (p<0.01). Em relação ao teor de cálcio, não houve diferença estatística entre os grupos anodizados, mas houve diferença entre os grupos experimentais e o grupo controle (p<0.01). No ensaio do cometa, a porcentagem de DNA na cauda do cometa não apresentou diferença significativa (p> 0.05) entre os grupos nos períodos avaliados. Conclusão:Concluiu-se que esse processo de anodização foi eficiente para formar nanotubos, além de promover uma influência positiva no comportamento das células osteogênicas sem promover dano celular. (AU)

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.