Este estudo analisou a influência de diferentes superfícies de titânio na adesão, proliferação e diferenciação de células semelhantes a osteoblastos de rato (osteo-1) em culturas, na presença ou não da proteína morfogenética óssea recombinante-2 (rhBMP-2). As células osteo-1 foram cultivadas sobre as seguintes superfícies de titânio: 1. superfície lisa, 2. superfície desgastada com partículas de areia e condicionamento ácido (SLA) e 3. superfície desgastada com partículas de areia e condicionamento ácido sob proteção de nitrogênio e armazenadas em solução isotônica de cloreto de sódio (SLActive), na presença ou não de 20 ng/ml de rhBMP-2. Foram analisadas a adesão celular em 24 horas, o conteúdo total de proteínas, o conteúdo de colágeno e a atividade de fosfatase alcalina em 7, 14 e 21 dias e a formação de nódulos calcificados em 21 dias. Os resultados mostraram que a adesão não foi influenciada nem pelo tipo de superfície nem pelo tratamento com rhBMP-2 (p=0,0936). Quando relacionamos o conteúdo total de proteínas ao número total de células, percebemos que a proliferação não foi influenciada pelo tipo de superfície de titânio, porém a adição de rhBMP-2 levou a uma redução estatisticamente significante na superfície SLA aos 21 dias (p=0,0000). Em relação à diferenciação, pudemos observar que o tipo de superfície não influenciou o conteúdo total de proteínas, o conteúdo de colágeno e a formação de nódulos calcificados em quaisquer dos períodos analisados. A atividade de fosfatase alcalina somente foi influenciada pelo tipo de superfície aos 14 dias, onde o grupo C/SLAactive apresentou valores inferiores ao grupo C/Liso (p=0,0000). A adição de rhBMP-2 promoveu uma maior influência sobre o processo de diferenciação, levando a uma redução estatisticamente significante no conteúdo total de proteínas na superfície SLA aos 21 dias (p=0,0000), a um aumento estatisticamente significante no conteúdo de colágeno na superfície SLActive no período de 7 dias (p=0,0005) e a uma diminuição estatisticamente significante na atividade de fosfatase alcalina na superfície lisa nos períodos de 14 e 21 dias, na superfície SLA aos 14 dias e na superfície SLActive aos 21 dias (p=0,0000). Somente a formação de nódulos calcificados não sofreu influência da adição de rhBMP-2. / This study has analyzed the influence of different titanium surfaces in the adhesion, proliferation and differentiation of rat osteoblast-like cells (osteo-1 culture), in the presence or not, of the recombinant bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2). The osteo-1 cells were grown on the following titanium surfaces: 1. smooth surface; 2. coarse grit-blasted and acid-etched surface (SLA); and 3. coarse grit-blasted and acid-etched surface under nitrogen protection, and stored in sodium chloride isotonic solution (SLActive), in the presence or not, of 20 ng/ml of rhBMP-2. It was analyzed the cell adhesion in 24 hours, the total protein content, the collagen content, and the alkaline phosphatase in 7, 14 and 21-day periods, and also the formation of calcified nodules in 21 days. The results showed that the adhesion was neither influenced by the surface type, nor by the treatment with rhBMP-2 (p=0.0936). When we related the total protein content to the total number of cells, we noticed that the proliferation was not influenced by the titanium surface type; however, the addition of rhBMP-2 led to a statistically significant reduction on the SLA surface at 21 days (p=0.0000). Concerning the differentiation, we could observe that the surface type did not influence the total content of proteins, the collagen content and the formation of calcified nodules in any of the analyzed periods. The alkaline phosphatase activity was only influenced by the surface type at 14 days, where the group C/SLActive presented lower values than the group C/Smooth (p=0.0000). The addition of rhBMP- 2 promoted a bigger influence over the differentiation process, thus leading to a statistically significant reduction in the total protein content on the SLA surface at 21 days (p=0.0000), a statistically significant increase in the collagen content on the surface SLActive in the 7-day period (p=0.0005), a statistically significant reduction in the alkaline phosphatase activity on the smooth surface in the 14 and 21-day periods, on the SLA surface at 14 days, and on the SLActive surface at 21 days (p=0.0000). Only the formation of calcified nodules did not undergo influence of the rhBMP-2 addition.

TiO2 nanotubes grown on titanium alloy are known to increase the biocompatibility of the alloy when used in dental/orthopaedic implants. Furthermore, their nanotubular structures can act as antibacterial agent carrier and as a scaffold for tissue engineering with the aim of adding antibacterial properties to the implant. This study aims at fabricating an antibacterial and biocompatible nanocomposite coating on Ti-6Al-4V involving nano-ZnO and nano-Ag. Initially, TiO2 nanotubes were self-assembled on the polished surface of medical grade Ti-6Al-4V alloy discs using anodisation. First silver nanoparticles were chemically reduced from silver ammonia using delta-δ-gluconolactone for different duration on the nanotubes to form TiO2-Ag composite coating. Nano HA was added to the latter coating with the aim of reducing toxicity from silver, hence forming TiO2-Ag-HA coating. Secondly, nano-ZnO was thermo-chemically grown on the TiO2 nanotubes using zinc nitrate and hexamethylenetetramine. They were then annealed at 350-550 oC hence forming TiO2-ZnO. HA was grown on the latter coating by a biomimetic method whereby the coated discs were placed in a concentrated simulated body fluid at 37 oC forming TiO2-ZnO-HA. The stability of the 4 coatings, TiO2-Ag, TiO2-Ag-HA, TiO2-ZnO and TiO2-ZnO-HA were assessed using the dialysis method (n=3 each) and then exposed to S.aureus for 24 hours in BHI broth. Their antibacterial properties were assessed using different assays and microscopic imaging with respect to different controls (n=6 each for assays and n=3 for imaging). Their biocompatibility properties were assessed in the presence of primary human osteoblast cells in DMEM media with the help of biochemical assays, molecular gene expression and microscopic imaging (n=3). Both silver and zinc coated nanotubes showed significant level of antibacterial properties with silver coating being more bactericidal than the coating containing zinc. Nonetheless, the zinc oxide coatings were more biocompatible than the silver coating. Nano silver and zinc oxide containing composite coatings were successfully synthesised and tested in the presence of bacteria and human cells. The final conclusion was that nano-silver was still toxic and nano-ZnO coatings were more biocompatible.

Este estudo analisou a influência de diferentes superfícies de titânio na adesão, proliferação e diferenciação de células semelhantes a osteoblastos de rato (osteo-1) em culturas, na presença ou não da proteína morfogenética óssea recombinante-2 (rhBMP-2). As células osteo-1 foram cultivadas sobre as seguintes superfícies de titânio: 1. superfície lisa, 2. superfície desgastada com partículas de areia e condicionamento ácido (SLA) e 3. superfície desgastada com partículas de areia e condicionamento ácido sob proteção de nitrogênio e armazenadas em solução isotônica de cloreto de sódio (SLActive), na presença ou não de 20 ng/ml de rhBMP-2. Foram analisadas a adesão celular em 24 horas, o conteúdo total de proteínas, o conteúdo de colágeno e a atividade de fosfatase alcalina em 7, 14 e 21 dias e a formação de nódulos calcificados em 21 dias. Os resultados mostraram que a adesão não foi influenciada nem pelo tipo de superfície nem pelo tratamento com rhBMP-2 (p=0,0936). Quando relacionamos o conteúdo total de proteínas ao número total de células, percebemos que a proliferação não foi influenciada pelo tipo de superfície de titânio, porém a adição de rhBMP-2 levou a uma redução estatisticamente significante na superfície SLA aos 21 dias (p=0,0000). Em relação à diferenciação, pudemos observar que o tipo de superfície não influenciou o conteúdo total de proteínas, o conteúdo de colágeno e a formação de nódulos calcificados em quaisquer dos períodos analisados. A atividade de fosfatase alcalina somente foi influenciada pelo tipo de superfície aos 14 dias, onde o grupo C/SLAactive apresentou valores inferiores ao grupo C/Liso (p=0,0000). A adição de rhBMP-2 promoveu uma maior influência sobre o processo de diferenciação, levando a uma redução estatisticamente significante no conteúdo total de proteínas na superfície SLA aos 21 dias (p=0,0000), a um aumento estatisticamente significante no conteúdo de colágeno na superfície SLActive no período de 7 dias (p=0,0005) e a uma diminuição estatisticamente significante na atividade de fosfatase alcalina na superfície lisa nos períodos de 14 e 21 dias, na superfície SLA aos 14 dias e na superfície SLActive aos 21 dias (p=0,0000). Somente a formação de nódulos calcificados não sofreu influência da adição de rhBMP-2. / This study has analyzed the influence of different titanium surfaces in the adhesion, proliferation and differentiation of rat osteoblast-like cells (osteo-1 culture), in the presence or not, of the recombinant bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2). The osteo-1 cells were grown on the following titanium surfaces: 1. smooth surface; 2. coarse grit-blasted and acid-etched surface (SLA); and 3. coarse grit-blasted and acid-etched surface under nitrogen protection, and stored in sodium chloride isotonic solution (SLActive), in the presence or not, of 20 ng/ml of rhBMP-2. It was analyzed the cell adhesion in 24 hours, the total protein content, the collagen content, and the alkaline phosphatase in 7, 14 and 21-day periods, and also the formation of calcified nodules in 21 days. The results showed that the adhesion was neither influenced by the surface type, nor by the treatment with rhBMP-2 (p=0.0936). When we related the total protein content to the total number of cells, we noticed that the proliferation was not influenced by the titanium surface type; however, the addition of rhBMP-2 led to a statistically significant reduction on the SLA surface at 21 days (p=0.0000). Concerning the differentiation, we could observe that the surface type did not influence the total content of proteins, the collagen content and the formation of calcified nodules in any of the analyzed periods. The alkaline phosphatase activity was only influenced by the surface type at 14 days, where the group C/SLActive presented lower values than the group C/Smooth (p=0.0000). The addition of rhBMP- 2 promoted a bigger influence over the differentiation process, thus leading to a statistically significant reduction in the total protein content on the SLA surface at 21 days (p=0.0000), a statistically significant increase in the collagen content on the surface SLActive in the 7-day period (p=0.0005), a statistically significant reduction in the alkaline phosphatase activity on the smooth surface in the 14 and 21-day periods, on the SLA surface at 14 days, and on the SLActive surface at 21 days (p=0.0000). Only the formation of calcified nodules did not undergo influence of the rhBMP-2 addition.

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