Abstract
sfondo
Un elemento chiave per il successo a lungo termine degli impianti dentali è l'integrazione della superficie implantare con i tessuti dell'ospite circostanti. Modifica delle superfici degli impianti in titanio può migliorare l'attività degli osteoblasti, ma i loro effetti sulle cellule dei tessuti molli sono chiari. L'aderenza dei cheratinociti umani e fibroblasti gengivali per controllare il titanio commercialmente puro (CPTI) e due superfici preparate con ossidazione anodica è stato quindi indagato. Dal momento pilastri per impianti sono esposti a un ambiente ricco di batteri in vivo
, è stato anche valutato l'effetto dei batteri orali sulla adesione dei cheratinociti.
Metodi
Le superfici sono stati caratterizzati mediante microscopia elettronica a scansione (SEM). Il numero di cellule aderito e la forza vincolante, così come la vitalità di fibroblasti e cheratinociti sono stati valutati usando la microscopia confocale dopo colorazione con Morto Bac
luce diretta /. Per valutare l'effetto dei batteri sul rispetto e la vitalità, cheratinociti sono stati co-coltura con un quattro-specie consorzio streptococcica.
Risultati
analisi SEM hanno mostrato le due superfici ossidato anodicamente essere nano-strutturati con diversi gradi di di porosità densità. Nel corso di 24 ore, sia fibroblasti e cheratinociti rispettati bene alle superfici nanostrutturate, anche se in misura un po 'minore rispetto a CPTI (range 42-89% dei livelli su CPTI). La forza di aderenza dei cheratinociti era maggiore di quella dei fibroblasti ma potrebbe essere osservato differenze nella forza di adesione tra le due superfici nanostrutturati e CPTI. Il consorzio di streptococchi commensale marcatamente ridotta cheratinociti aderenza su tutte le superfici oltre a compromettere l'integrità della membrana delle cellule aderito.
Conclusione
Sia la vitalità e il livello di aderenza delle cellule dei tessuti molli alle superfici nanostrutturate era simile a quella CPTI. Co-coltura con streptococchi ha ridotto il numero dei cheratinociti su tutte le superfici a circa lo stesso livello e ha causato danni alle cellule, suggerendo che i batteri commensali potrebbero influenzare l'aderenza delle cellule dei tessuti molli al moncone superfici in vivo
.
Parole chiave
cheratinociti Oral gengivale fibroblasti attaccamento cellulare impianto dentale modificazione superficiale dei batteri orali materiale supplementare elettronica
La versione online di questo articolo (doi:. 10 1186 /1472-6831-14-75) contiene materiale supplementare, che è disponibile agli utenti autorizzati.
Sfondo
Grazie alla loro generalmente buoni risultati clinici, gli impianti dentali sono ormai un trattamento comune per sostituire i denti persi o mancanti. Gli elementi fondamentali per il successo a lungo termine di tali impianti sono la formazione di un collegamento stabile tra il tessuto osseo ospite e la superficie fixture (osteointegrazione) e integrazione della componente transmucosale o battuta, con i tessuti molli. In precedenza, molte ricerche si è concentrata sulla ottimizzazione della osteointegrazione ma più recentemente l'attenzione si è spostata per includere lo sviluppo di biomateriali che migliorano la formazione di una barriera tessuti molli peri-implantari. Nella cavità orale, abutments sporgenti attraverso la mucosa sono esposti a un ambiente complesso contenente saliva ed essudato gengivale, così come microrganismi. La carica microbica nella cavità orale è molto elevata, e sono state identificate fino a 700 specie diverse [1]. Dopo il posizionamento, la superficie di battuta rapidamente diventa colonizzato dai batteri orali che possono competere con cellule del tessuto connettivo epiteliali e per il legame alla superficie (per una rassegna vedi [2]). Esempi tipici dei primi colonizzatori su entrambi i tessuti duri e molli del cavo orale sono streptococchi, compresi Streptococcus
gordonii, oralis Streptococcus
, Streptococcus mitis
e Streptococcus sanguinis
, così come specie come Actinomyces naeslundii
[3, 4]. L'adesione di questi microrganismi alla superficie di battuta può fornire siti di legame per una nuova serie di colonizzatori eventualmente portano alla formazione della placca matura [5, 6].
In denti naturali invasione batterica nei tessuti molli parodontali è limitata fisicamente dalla mucosa gengivale, che forma una tenuta attorno al collo del dente. L'epitelio agisce anche come barriera fisiologica attraverso il rilascio di molecole coinvolte nell'immunità innata compresi peptidi antimicrobici e citochine, così come l'avvio di risposte infiammatorie [7]. Nel caso di impianti dentali barriera naturale costituito dell'epitelio giunzionale e il legamento periodontale è carente, aumentando così l'importanza di un polsino tessuti molli di cellule epiteliali e fibroblasti strettamente collegata al pilastro. Studi in cani hanno suggerito mucosa peri-impianto può formare una tenuta con un polsino della mucosa ben cheratinizzato, analoga a quella circostanti denti naturali [8] e strati di cellule epiteliali sono stati identificati in stretta associazione alle superfici in titanio impiantati nel orale mucosa [9]. Inoltre, studi istologici indicano che le cellule epiteliali possono allegare alle superfici di titanio mediante emi-desmosomi simili a quelli trovati in lamina basale interna [10]. La disposizione dei tessuti molli all'interfaccia mucosa ha dimostrato di essere influenzato dalla modifica di impianto in titanio topografia superficiale con ossidazione o decapaggio, così come modificazione chimica con laminina 5 [11, 12]. Recentemente, il ruolo di nanostrutture sulle superfici degli impianti in titanio nella guarigione dei tessuti è diventato un obiettivo importante di interesse. Nanostrutture, incluse nanopori e nanotubues, possono essere create mediante ossidazione anodica, un metodo elettrochimico in cui variabili quali tensione, concentrazioni e tempo di elettroliti può essere variata per creare diversi nanotopographies. Tuttavia, mentre gli effetti delle modifiche sul livello nanometrico sulla attività degli osteoblasti sono stati ampiamente studiati [13, 14], la conoscenza di come nanostrutture influenzano peri-impianto di guarigione dei tessuti molli è attualmente limitata. I pochi studi in vivo
che sono state intraprese in ratti [15], i cani [16] o esseri umani [17] (al. Wennerberg et
) suggeriscono che l'uso di superfici di riscontro nanostrutturato titanio potrebbe migliorare tessuto molle guarigione. Uno in vitro
studio di Zile et al
. [18] ha rivelato che la densità dei cheratinociti su superfici nanotubular e nanorough è stata aumentata rispetto a quella su superfici in titanio convenzionali mentre per i fibroblasti, tali studi hanno dimostrato l'adesione delle cellule aumentata su superfici nanostrutturate preparati per ossidazione anodica [19], ma diminuita aderenza alle rivestimenti in titanio nano-strutturati in silicone [20]. Mentre questi in vitro
studi hanno fatto luce su possibili effetti positivi di tali superfici, in vivo
, la situazione durante le fasi iniziali della guarigione è molto più complessa, dove adesione cellulare avviene in presenza dei primi batteri orali colonizzatrici come ad esempio streptococchi orali. Pertanto in questo studio, abbiamo studiato l'adesione dei cheratinociti umani e fibroblasti gengivali alle superfici in titanio nano-strutturati e anche valutato l'effetto di un consorzio batterico contenente Streptococcus
gordonii, oralis Streptococcus
, Streptococcus mitis
e Streptococcus sanguinis
sulla adesione dei cheratinociti alle superfici.
Metodi
titanio superfici
dischi di titanio (8 mm di diametro e 2 mm di spessore) con tre superfici differenti sono stati utilizzati in questo studio. dischi titanio commercialmente puro (CPTI) sono stati usati come controlli (C) e due superfici anodicamente ossidati (N1 e N2) sono stati utilizzati come superfici di prova. N1 è stato preparato per ossidazione anodica in titanio commercialmente puro, mentre N2 è stato preparato per ossidazione anodica in lega di titanio (TiAl
6V 4). Auger analisi spettroscopia elettronica rivelato lo strato di ossido sulle superfici N1 e N2 è maggiore di 100 nm contatto angoli spessore e la media per il controllo, superfici N1 e N2 hanno mostrato differenze significative (51 ° ± 2, 42 ° ± 1 ° , 38 ° ± 0,3 °, rispettivamente) [21]. misurazioni profilometria della rugosità media (Sa) ha mostrato che tutte le superfici hanno una topografia liscia Sa di 0,18 micron per la superficie di controllo, e 0,17 um e 0,21 micron rispettivamente per il N1 e N2 superfici [21]. Prima dell'uso, i dischi di titanio sono stati puliti mediante trattamento ad ultrasuoni in 70% di etanolo PRO-analys per 2 × 10 minuti, seguita da lavaggio con acqua ultrapura sterile per altri 2 × 10 minuti.
Scanning Electron Microscopy
La morfologia superficiale dei dischi di titanio è stato esaminato usando un microscopio elettronico Ultra 55 scansione Zeiss. Le immagini sono state scattate con un rivelatore di elettroni secondari a 8000 × ingrandimenti con una tensione di 10 kV di accelerazione e una apertura dell'obiettivo di 30 micron.
Fibroblasti gengivali umani
colture di fibroblasti gengivali umani sono stati stabiliti da biopsie gengivali ottenuti da due soggetti sani (di età compresa tra 11-13 anni), con segni clinici di malattia parodontale. La svedese Centrale Etico Review Board, Stoccolma ha approvato la raccolta di biopsie e la creazione di linee cellulari di fibroblasti (registro numero 377/98). pezzi trito di tessuto gengivale sono stati espiantati a 25 cm 2 fiasche di coltura tissutale (Falcon) contenenti 5 ml di DMEM supplementato con penicillina (50 unità /ml), streptomicina (50 mg /ml) e 5% di siero fetale bovino (FCS ) (Invitrogen life Technologies, Scozia, Regno Unito). fibroblasti gengivali ottenuti mediante tripsinizzazione del escrescenza cellule primarie sono state coltivate a 37 ° C con 5% di CO 2 e ordinariamente diversi passaggi utilizzando 0,025% tripsina in tampone fosfato salino (PBS) contenente 0,02% EDTA al 90% di confluenza. fibroblasti gengivali umani tra il 9 ° e 14 passaggi sono stati utilizzati in questo studio.
umani cheratinociti orali
immortalato normali cheratinociti orale umano (OKF6 /ter-2) [22] ottenuto dal dottor James Rheinwald (Brigham and Women Hospital, Boston, stati Uniti d'America), sono state seminate in capsule di Petri in media cheratinociti privi di siero (Gibco) integrato con 0,2 ng ml -1 fattore di crescita epidermico umano ricombinante, 25 mcg bovina estratto pituitario ml -1 e 0,3 mm CaCl 2 contenente 1 IU ml di penicillina -1 e 1 mg di streptomicina ml -1 (media DF-K) e coltivate in 5% CO 2 in aria a 37 ° C. Il mezzo è stato cambiato dopo 1 giorno e ogni 2-3 giorni successivi fino a quando le cellule raggiunto il 30-50% di confluenza. Le cellule sono state diversi passaggi con 0,05% tripsina-EDTA (Gibco).
Adesione cellulare test
dischi di titanio sono stati collocati in piatti da 24 pozzetti di coltura tissutale (Becton Dickinson), seminati sia con cheratinociti o fibroblasti gengivali (1 × 10 < sup> 5 cellule in 1 ml di mezzo DF-K o DMEM integrato con penicillina (50 unità /ml), streptomicina (50 mg /ml) e 5% di siero fetale di vitello, rispettivamente) e incubate in 5% CO 2 aria a 37 ° C per 24 ore. Questo punto di tempo è stato scelto da un numero sufficiente di cellule aveva aderito in modo che i risultati siano era avvenuta la divisione cellulare affidabile, ma poco. I dischi sono stati delicatamente lavate con PBS per rimuovere le cellule non iscritti e colorate utilizzando Live /Morto Bac
kit di colorazione della luce (Molecular Probes). cellule aderenti sono state visualizzate usando un microscopio a fluorescenza. Per valutare quanto bene le cellule sono state attaccate al substrato, una procedura di lavaggio standard è stata utilizzata per rimuovere le cellule liberamente aderito [23]. Dischi in piastre di coltura contenente 1 ml di PBS sono stati scossi a 100 rpm per 2 × 5 minuti (IKA Vibrax shaker rotativo, GMBH & amp; Co., Germania). Le cellule rimanenti dopo questa procedura sono stati contati manualmente dopo colorazione con Live /Morto Bac
kit di colorazione della luce e la cattura delle immagini usando la microscopia a fluorescenza. Il numero di cellule rimanenti dopo il lavaggio è stato espresso come rapporto di controllo (numero di cellule presenti prima del lavaggio).
Ceppi batterici
isolati clinici di S.
gordonii (HC7), S. mitis
(BA7), S. oralis
(89C) e S. sanguinis
(FC2) sono stati utilizzati in questo studio. S.
gordonii, S. mitis
e S. sanguinis
sono stati ottenuti da placca dentale prossimale, mentre S. oralis
è stato isolato da una infezione peri-impianto. S.
gordonii è stato identificato dai test fenotipici positivi per N
acetil-glucosaminidasi, N
-acetylgalactosaminidase, α-fucosidasi e β-galattosidasi, mentre l'identificazione di S. mitis
è basata su fenotipica positivo test per N
acetil-galactosaminidase, N
-acetyl- glucosaminidase, β-galattosidasi e sialidasi.
Identificazione di S. sanguinis
si è basata su test fenotipici negative per sialidasi, arbinosidase, L- fucosidasi, α-glucosidasi e ferma adesione alla MSA agar e S. oralis
è stato identificato in base test fenotipici positivi per N
-acetylglucosaminidase e sialidasi e un test negativo per D-fucosidasi, oltre al sequenziamento del GDH
e DDL
geni [24]. I batteri sono state coltivate su agar sangue in atmosfera al 5% di CO 2 in aria a 37 ° C. Le colonie sono state trasferite alla Bacto Todd-Hewitt brodo (TH) (Becton Dickinson & amp; Co) e coltivate durante la notte in 5% CO 2 in aria a 37 ° C. Le sospensioni sono state trasferite al brodo TH fresco ed incubate a 37 ° C fino al raggiungimento della fase di crescita medio-esponenziali (A 600 ≈ 0,5), corrispondenti a 10 7 cellule /ml. Log culture di fase di ciascun ceppo sono stati poi miscelati (1: 1: 1: 1) per dare un consorzio di quattro specie e centrifugato (4000 g
) per 10 min. Le palline sono state poi ri-sospese in media cheratinociti privi di siero (Gibco) integrato con 0,2 ng ml -1 ricombinante del fattore di crescita epidermico umano, 25 mcg bovina estratto pituitario ml -1 e 0,3 mm CaCl 2 per ottenere una concentrazione finale di 10 7 cellule /ml.
effetto dei batteri orali su cheratinociti aderenza
per studiare l'effetto dei batteri orali sulla adesione dei cheratinociti, i dischi in titanio sono stati seminati con 1 ml di OKF6 /terz 2 celle e questi sono stati autorizzati a fissare per 16 ore. Trascorso questo tempo, 1 ml del consorzio batterica quattro specie contenente 10 7 cellule in terreno cheratinociti privi di siero come descritto in precedenza, è stato aggiunto e dischi poi incubate in 5% CO 2 in aria a 37 ° C per altre 8 ore. Dopo un tempo totale di incubazione di 24 ore, i dischi sono stati lavati delicatamente con media cheratinociti privi di siero per rimuovere le cellule non iscritti e le restanti cellule aderenti colorate con Live /Morto Bac
kit di colorazione della luce (Molecular Probes) prima di visualizzazione in un microscopio a fluorescenza. Per valutare la forza di fissaggio delle cellule batteri trattati al substrato, la stessa procedura di lavaggio standard come descritto sopra è stato utilizzato. In alternativa, i dischi di titanio sono stati seminati con 1 ml del consorzio batterica quattro specie contenente 10 7 cellule in terreno cheratinociti privi di siero (5% CO 2 in aria a 37 ° C) per 2 ore e lavato tre volte con mezzo cheratinociti privi di siero prima l'aggiunta di 1 × 10 5 cellule in 1 ml di mezzo cheratinociti privi di siero per 22 ore.
analisi delle immagini e Statistiche
Gli esperimenti sono stati effettuati tre volte utilizzando cellule indipendenti e le colture batteriche. Per tutti gli esperimenti, le immagini sono state scattate negli stessi venti punti standardizzati sulle superfici, evitando il centro e bordi estremi dei dischi. I risultati per le superfici di prova sono stati confrontati per controllare mediante ANOVA, con un post-test di Bonferroni e valori di p inferiori a 0,05 sono stati considerati significativi.
Risultati
superficie morfologia
La superficie SEM micrografie del controllo CPTI e superfici anodicamente ossidati, sono mostrati in Figura 1. la superficie del disco di comando CPTI avevano una topografia anisotropa simile a quella degli impianti commerciali lavorati. Entrambe le superfici anodicamente ossidati (N1 e N2) hanno pori nell'intervallo 50 nm. Sulla superficie N1, il poro densità era alta e pori sono stati distribuiti uniformemente sulla superficie, mentre sulle superfici N2, i pori più scarsamente distribuiti e raggruppati, dando luogo a zone prive di pori più grandi. Figura 1 SEM immagini di CPTI e superfici ossidate anodicamente. Immagini rappresentative del controllo (CPTI) (C), e superfici ossidato anodicamente (N1 e N2). La barra di scala rappresenta 1 micron.
Attaccamento dei fibroblasti gengivali umani di superfici in titanio nanostrutturati
adesione dei fibroblasti gengivali umani nei confronti delle tre superfici, controllo CPTI, N1 e N2 è stato studiato. Le cellule sono stati autorizzati ad aderire per 24 ore, prima della colorazione con Bac
luce Live /Morto e visualizzazione in un microscopio a fluorescenza. Analisi immagini rivelato le cellule ad avere una caratteristica morfologia allungata dei fibroblasti (figura 2a). Sulla superficie di controllo CPTI, la densità cellulare era relativamente alta (figura 2a), corrispondente a circa 781 ± 87 cellule mm -2 (Figura 2b). I livelli di copertura per la superficie N2 erano (669 ± 26 cellule mm -2), corrispondenti al 85% del controllo, considerando che la copertura sulla superficie N1 (328 ± 84 cellule mm -2) corrisponde al 42% controllo (figura 2a, b). La riduzione della superficie N1 è stato significativo al livello del 5% rispetto al controllo. Così, i fibroblasti gengivali hanno mostrato una capacità leggermente inferiore ad aderire alla N1 rispetto al controllo e superfici N2. Figura 2 L'adesione dei fibroblasti gengivali umani al controllo CPTI (C) e nano-strutturati (N1 e N2) le superfici. (A) le cellule sono state colorate con Aderito Live /Morto Bac
Luce e visualizzati in un microscopio a fluorescenza. La barra della scala rappresenta il 50 micron. (B) grafici che mostrano il numero medio di cellule aderito ± SEM di tre esperimenti indipendenti. I dati sono stati analizzati mediante ANOVA con un post-test di Bonferroni (* p & lt; 0,05).
Un dosaggio, in base al numero di cellule prelevate da un procedimento di lavaggio standardizzato, è stato utilizzato per determinare la forza di adesione dei fibroblasti sulla tre superfici. Il numero di cellule aderenti rimanenti dopo il trattamento è stato quantificato e calcolata come percentuale del numero di cellule iniziale sulla stessa superficie. Questo ha rivelato che sulla superficie di controllo CPTI, 33 ± 0,7% delle cellule è rimasto dopo il lavaggio mentre per le superfici N1 e N2, i dati corrispondenti erano rispettivamente 44 ± 6,8% e 23 ± 2,7%. Questi dati indicano che non vi era alcuna differenza tra la forza di adesione dei fibroblasti gengivali al controllo CPTI e le superfici nanostrutturate.
L'aderenza del keratinocyes orali per superfici in titanio
Le altre cellule dei tessuti molli di importanza per integrazione di impianti dentali sono cheratinociti orali, e quindi l'adesione di queste cellule verso le tre superfici stata anche testata. Dopo 24 ore, i cheratinociti erano vitali e sono state trovate come grappoli di cellule con morfologia tipica poligonale, distribuite uniformemente sulla superficie dei dischi di titanio (Figura 3a). Sulla superficie di controllo CPTI, il numero medio di cellule era 470 ± 73 millimetri -2. Il numero medio di cellule sulla superficie N1 (419 ± 107 millimetri -2) era simile a quella sulla CPTI mentre quello sulla superficie N2 era un po 'più bassi (284 ± 27 mm -2). Questi valori corrispondono al 89% e 60%, rispettivamente, del livello della superficie di controllo. Nessuna di queste differenze era significativa al livello del 5% (Figura 3b). La forza di adesione dei cheratinociti sulle superfici è stata studiata utilizzando il test di lavaggio. Proporzioni simili di cellule attaccate rimasti in tutte le tre superfici dopo il lavaggio, suggerendo che la forza di adesione dei cheratinociti non è stata influenzata dalla presenza di nanostrutture (colonna di sinistra, Tabella 1). Figura 3 L'aderenza dei cheratinociti orale umano a controllo CPTI (C) e nano-strutturati (N1 e N2) le superfici. (A) le cellule sono state colorate con Aderito Live /Morto Bac
Luce e visualizzati in un microscopio a fluorescenza. La barra della scala rappresenta il 50 micron. (B) grafici che mostrano il numero medio di cellule aderito ± SEM di tre esperimenti indipendenti
Table 1 cheratinociti su CPTI (C) e superfici nanostrutturati (N1 & amp; N2). Dopo un lavaggio standardizzato, espresso come percentuale del livelli pre-lavaggio per la stessa superficie
cheratinociti rimanente sulla superficie dopo lavaggio
superficie sull'oggetto - batteri
+ batteri
C
83 ± 5,5%
96 ± 0,3%
N1
75 ± 1,4%
83 ± 3,5%
N2
94 ± 1,5%
87 ± 4,6%
Influenza di streptococchi orali sul legame dei cheratinociti
Nella zona in cui il riscontro emerge attraverso l'epitelio orale, cheratinociti connessa alla superficie di riscontro sono esposti al microbiota orale. Pertanto, l'influenza di un consorzio dei primi colonizzatori su cheratinociti aderenza è stata studiata. La presenza di batteri durante gli ultimi 8 ore di periodo aderenza causato una marcata riduzione del numero di cheratinociti trovate su tutte le superfici rispetto al livello osservato in assenza di batteri (Figura 3b), anche se questa differenza non era significativa al 5% di livello (Figura 4a, b). Un piccolo numero di batteri sono stati trovati come cluster connessi sia alla superficie di titanio e cheratinociti aderenti. Questi dati suggeriscono quindi che la presenza di batteri sia ridotto la capacità dei cheratinociti di legarsi alle superfici o il distacco provocato di cellule aderito. È interessante notare che il nucleo dei cheratinociti esposti ai batteri per 8 ore ha mostrato colorazione rosso o arancione con la Bac
luce diretta macchia /Morto che non è stato visto in cheratinociti non esposti (Figura 5). Ciò indica che propidio ioduro era entrato cellule ed è indicativo di un danno alla membrana cellulare. La presenza dei batteri pertanto, non solo sembrava provocare una riduzione del numero netto di cellule aderenti al substrato dopo 24 ore, ma risente anche la vitalità cellulare. Per studiare l'effetto di batteri sulla forza di adesione dei cheratinociti, il test di lavaggio è stata applicata anche alle cellule precedentemente esposti ai batteri. Dopo questo trattamento, alcuna diminuzione significativa del numero di cellule presenti sulla superficie rispetto ai livelli pre-lavaggio è stato osservato per qualsiasi superfici (colonna di destra, Tabella 1). Questi risultati suggeriscono quindi i batteri non incidono sulla forza di adesione dei cheratinociti alle diverse superfici. L'adesione dei cheratinociti per superfici già colonizzati dal consorzio di streptococchi orali è stato anche indagato. Dopo 2 ore, copertura della superficie dal consorzio era circa 50% e 20 ore dopo l'aggiunta, solo aderenza sporadica di cheratinociti è stato visto (dati non mostrati). Così la presenza di batteri colonizzano precoci sulle superfici di titanio chiaramente inibita successivo fissaggio dei cheratinociti. Figura 4 L'adesione dei cheratinociti orale umano a controllo CPTI (C) e nano-strutturati (N1 e N2) SUPERFICI incubato con un consorzio di streptococchi orali. (A) le cellule sono state colorate con Aderito Live /Morto Bac
Luce e visualizzati in un microscopio a fluorescenza. La barra della scala rappresenta il 50 micron. (B) grafici che mostrano il numero medio di cellule aderito ± SEM di tre esperimenti indipendenti.
Figura 5 Effetti di un consorzio di streptococchi orali su cheratinociti. cheratinociti umani orali sono state coltivate su superfici di controllo (C), in assenza (pannello di sinistra) o presenza (pannello di destra) di un consorzio di streptococchi orali. La barra della scala rappresenta il 50 micron.
Discussione
In precedenza, molto lavoro si è concentrato sulla modifica di Tio 2 superfici per migliorare osteointegrazione e gli studi hanno indagato sia l'aderenza degli osteoblasti in vitro
[13, 14] e del tessuto integrazione in vivo
[25]. Tuttavia, vi sono ancora lacune significative nelle nostre conoscenze riguardanti l'adesione e la funzione delle cellule dei tessuti molli all'interfaccia moncone-mucosa. In questo studio, l'aderenza dei cheratinociti e fibroblasti a due superfici; una formata per ossidazione anodica su CPTI (N1) e l'altra, formata per ossidazione anodica in una lega di titanio (N2), è stata confrontata con quella su una superficie di controllo CPTI. Entrambe le superfici modificate erano nano-strutturato con pori nelle 50 nm gamma che copre l'intera superficie. Tuttavia, essi differiscono in pori densità, con pori più scarsamente distribuiti e con grandi aree libere pori sulla N2 che sulla superficie N1. Così come le modifiche su scala nanometrica, ossidazione anodica può causare cambiamenti nella superficie del materiale alla rinfusa, e il TiO 2 strati superficiali di N1 e N2 sono stati dimostrati per contenere i livelli più elevati di anatasio cristallino che il controllo CPTI [21]. Anche se gli effetti citotossici sui batteri sono stati osservati in presenza di radiazioni UV [26], poco si sa circa gli effetti di anatasio superficie associata sulle cellule eucariotiche. In questo studio, tuttavia, le superfici N1 e N2 ricchi di anatasio dimostrato effetti citotossici su entrambi i fibroblasti o cheratinociti.
Il modello di legame di fibroblasti gengivali umani era alquanto differente da quello dei cheratinociti. Entrambi i fibroblasti e cheratinociti sono stati in grado di legarsi al controllo CPTI e le superfici nanostrutturate. Tuttavia, mentre il livello di conformità di fibroblasti alle superfici N2 era simile a quella sul controllo CPTI, aderenza alla superficie N1 è stato significativamente ridotto. Per cheratinociti, anche se il numero di cellule era leggermente inferiore sulla N2, non vi erano differenze significative nella densità delle cellule complessiva sulle superfici nano-strutturato rispetto a quello sul controllo CPTI. I dati mostrano quindi che la presenza e la distribuzione dei pori avevano alcuna influenza sulla aderenza dei cheratinociti orali mentre per fibroblasti gengivali, un'alta densità di pori aderenza ridotta. Questo suggerisce che il legame di fibroblasti gengivali risente della natura del substrato mentre quello di cheratinociti non era influenzata nella stessa misura. In uno studio da Ma et al
., La presenza di nanotubuli con un diametro di circa 100 nm ridotto fibroblasti aderenza rispetto ad un controllo in titanio lucido [27] mentre Guida et al
. ha mostrato una maggiore aderenza dei fibroblasti a superfici nanostrutturate ossidati rispetto ai controlli in titanio torniti [19]. Le conclusioni riguardanti gli effetti delle nano-strutture sulla funzione dei fibroblasti sono quindi difficile trarre dalla letteratura corrente. Per cheratinociti, i dati è limitato, ma Zile et al
. [18] hanno dimostrato che superfici in titanio nano-tubolare promuovere l'adesione rispetto alle superfici nano-liscia convenzionali. In questo studio, il numero di cheratinociti aderenti alla superficie di titanio convenzionale era paragonabile a quello visto per le superfici di controllo nel loro studio, anche se nessun aumento della densità delle cellule sulle superfici nanostrutturati usato qui è stato osservato.
La formazione di una tenuta ermetica tra impianto e circostanti tessuti molli dovrebbe contribuire al mantenimento dei tessuti sani intorno all'impianto [28, 29]. Studi condotti in cani hanno rivelato che sol-gel derivati superfici in titanio nanoporous possono indurre lo sviluppo di interazioni hemidesmosomal tra la mucosa orale e della superficie dell'impianto [16]. Analogamente, in soggetti umani, il contatto tra gli impianti mucosa e titanio orale migliorata in presenza di film di ossido di titanio sol-gel-derivati [17]. Pertanto la forza adesiva dei cheratinociti e fibroblasti è stata studiata utilizzando una procedura che rimuove le cellule debolmente allegate. Un metodo simile è stato precedentemente utilizzato per studiare l'aderenza delle cellule epiteliali e fibroblasti di titanio [23]. I risultati di questo studio hanno rivelato differenze nella forza di adesione dei cheratinociti o fibroblasti alle superfici anodicamente ossidati rispetto al controllo CPTI suggerendo che le nanostrutture non influenzano la forza di fissaggio di entrambi i tipi di cellule.
Questo è in accordo con i risultati di un altro studio in vitro
dove la forza di adesione dei fibroblasti non è stata influenzata dalle condizioni e dei materiali [30] di superficie. Tuttavia fibroblasti sono stati rimossi in maggior misura da tutte le superfici di cheratinociti, che indica una forza adesiva complessiva inferiore per queste cellule.
Maggior parte in vitro
studi dell'influenza della proprietà della superficie dell'impianto sull'adesione cellula ospite sono stati intrapreso in ambienti privi di batteri. Tuttavia, quando una superficie di battuta viene inserito nella cavità orale, la capacità delle cellule del tessuto molle, in particolare cheratinociti, ad aderire può essere influenzato dalla presenza di microrganismi in ambiente orale. L'effetto di un consorzio di inizio streptococchi colonizzatrice sul rispetto e la forza di adesione dei cheratinociti è stato quindi indagato. Cheratinociti aderenza è sostanzialmente inibita quando i batteri erano già presenti sulle superfici di titanio suggerendo che la guarigione dei tessuti molli potrebbe essere fortemente influenzata dalla presenza di biofilm microbici sulla superficie di riscontro. Esposizione di fissaggio cheratinociti agli stessi batteri, ridotta densità cellulare di circa il 50% e l'integrità della membrana cellulare delle cellule restanti sembravano essere compromessa. Mentre il danno cellulare osservato qui è stato un po 'sorprendente in quanto streptococchi orali non sono normalmente considerati patogeni, risultati simili sono stati ottenuti in studi in vitro
dove osteoblasti sono stati esposti al commensale pelle, Staphylococcus epidermidis
[31, 32] . È noto che streptococchi commensal produrre una gamma di prodotti finali metabolici compreso lattato, acetato, etanolo e formiato nonché enzimi (glicosidasi e proteasi) e antigeni batterici compreso l'acido lipoteichoic (LTA) che possono essere considerati come possibili meccanismi per l'osservato danni delle cellule [33, 34]. Mentre cheratinociti possono rispondere a LTA attraverso i recettori Toll-like [35], gli effetti di altre sostanze sulla funzione dei cheratinociti non sono al momento ben compresi. Tutti gli autori hanno letto e approvato il manoscritto finale.
