O objetivo deste estudo foi caracterizar a microestrutura de uma superfície de titânio comercialmente puro (cpTi) condicionada com HCl/H2SO4 (acid etched) (AE-cpTi) e investigar sua citocompatibilidade in vitro, comparada à do cpTi usinado (turned) (T-cpTi). O T-cpTi apresentou uma superfície com sulcos e o AE-cpTi exibiu uma superfície caracterizada pela presença de micro-vales. Os parâmetros de superfície indicaram que a superfície AE-cpTi é mais isotrópica e apresenta uma área maior quando comparada à superfície T-cpTi. A espessura da camada de óxido foi similar para as duas superfícies; no entanto, a AE-cpTi apresentou maiores quantidades de Ti e O e menor, de C. A proliferação de células osteoblásticas, a atividade de fosfatase alcalina e a formação de matriz mineralizada foram maiores na superfície T-cpTi que na AE-cpTi. Esses resultados mostram que o condicionamento ácido produziu uma superfície com características topográficas e químicas diferentes quando comparadas às da superfície usinada. Além disso, observou-se que essas modificações de superfície afetaram de forma negativa a citocompatibilidade in vitro do cpTi como demonstrado pela inibição da proliferação celular e da expressão do fenótipo osteoblástico.

The aims of this study were to characterize the microstructure of a commercially pure titanium (cpTi) surface etched with HCl/H2SO4 (AE-cpTi) and to investigate its in vitro cytocompatibility compared to turned cpTi (T-cpTi). T-cpTi showed a grooved surface and AE-cpTi revealed a surface characterized by the presence of micropits. Surface parameters indicated that the AE-cpTi surface is more isotropic and present a greater area compared to T-cpTi. The oxide film thickness was similar between both surfaces; however, AE-cpTi presented more Ti and O and less C. Osteoblastic cell proliferation, alkaline phosphatase activity, and bone-like nodule formation were greater on T-cpTi than on AE-cpTi. These results show that acid etching treatment produced a surface with different topographical and chemical features compared to the turned one, and such surface modification affected negatively the in vitro cytocompatibility of cpTi as demonstrated by decreasing culture growth and expression of osteoblastic phenotype.

Culturas de células de medula óssea têm sido utilizadas para avaliar a biocompatibilidade de substitutos ósseos que poderiam ser empregados em cirurgias maxilofaciais e ortopédicas. No entanto, ainda não está claro se células em subculturas mantêm a habilidade para se diferenciarem em osteoblastos. O objetivo deste estudo foi comparar o desenvolvimento do fenótipo osteoblástico em subculturas seriadas de células de medula óssea humana. Células da primeira à terceira passagem foram cultivadas (2x10(4) células/poço) em alfa-MEM suplementado. As células foram incubadas a 37ºC e 5% CO2 / 95% ar atmosférico. A adesão celular foi avaliada em 4 h e 24 h. Aos 7, 14 e 21 dias, a proliferação e viabilidade celulares, conteúdo de proteína total e atividade de fosfatase alcalina (ALP) foram avaliadas. A formação de matriz mineralizada foi avaliada aos 14 e 21 dias. Os dados foram comparados por análise de variância a dois critérios e teste de Duncan. Adesão e viabilidade celular e conteúdo de proteína total não foram afetados pela subcultura seriada. Entretanto, a subcultura seriada interferiu negativamente na diferenciação osteoblástica, como demonstrado pelos parâmetros osteoblásticos da segunda e terceira passagens, tais como a proliferação celular contínua, a baixa atividade de ALP e a baixa quantidade de matriz mineralizada formada, quando comparados à primeira passagem. Portanto, é importante avaliar a capacidade das células para se diferenciarem em osteoblastos antes de selecionar a população de células adequada para testar a biocompatibilidade de materiais para substituir tecido ósseo.

Bone marrow cells have been used for testing biocompatibility of bone substitute materials that would be applied in maxillofacial and orthopedic surgeries. However, it remains unclear whether cells in serial subcultures retain the ability to differentiate into osteoblasts. The purpose of this study was to compare the development of osteoblast phenotype of serially passaged cells from human bone marrow. Cells from first to third passage were cultured (2x10(4) cells/well) in supplemented culture medium. Cells were incubated at 37ºC in a humidified atmosphere of 5% CO2 and 95% air. Cell attachment was assessed at 4 and 24 h. At 7, 14 and 21 days, cell proliferation, cell viability, total protein content and alkaline phosphatase (ALP) activity were evaluated. Bone-like formation was evaluated at 14 and 21 days. Data were compared by two-way ANOVA and Duncan's multiple range test. Cell attachment, cell viability and total protein content were not affected by serial subcultures. However, serial subcultures did interfered negatively with osteoblast differentiation as shown by osteoblast parameters observed in second and third subcultures, such as continuous cell proliferation, lower ALP activity and bone-like formation in comparison to first subculture. Therefore, it is important to evaluate cell ability to growth and differentiate before selecting the cell population for studies that investigate the biocompatibility of materials to replace bone tissue.

A dexametasona (Dex) induz diferenciação osteoblástica em diversos modelos de cultura de células. Este estudo investigou o efeito do tratamento contínuo e descontínuo com Dex sobre a diferenciação de células de medula óssea humana (BMSC). Células da cultura primária e da primeira passagem foram cultivadas em meio de cultura com e sem Dex 10-7 M (37ºC e 5% CO2 / 95% ar atmosférico). Aos 7, 14 e 21 dias, os seguintes parâmetros foram avaliados: proliferação e viabilidade celulares, conteúdo de proteína total, atividade de fosfatase alcalina (ALP) e formação de matriz mineralizada. Os dados foram comparados por análise de variância a dois critérios. A Dex não afetou a viabilidade celular e o conteúdo de proteína total, mas reduziu o número de células. A atividade de ALP e a formação de matriz mineralizada foram aumentadas quando apenas a primeira passagem ou cultura primária e primeira passagem foram tratadas com Dex, em comparação aos grupos que não tiveram contato com Dex após a primeira passagem. Estes resultados indicam que, para BMSC humanas, a presença contínua de Dex não parece ser necessária para o desenvolvimento do fenótipo osteoblástico. Contudo, a Dex deve estar presente após a primeira passagem para permitir a diferenciação osteoblástica expressa por proliferação celular reduzida e aumento da atividade de ALP e da formação de matriz mineralizada.

Dexamethasone (Dex) has been shown to induce osteoblast differentiation in several cell culture systems. This study investigated the effect of continuous and discontinuous treatment with Dex on osteoblast differentiation of human bone marrow stromal cells (BMSC). Primary culture and first passage were cultured in media with or without Dex 10-7 M. During the culture period, cells were incubated at 37ºC in humidified atmosphere of 5% CO2 and 95% air. At 7, 14, and 21 days, cell proliferation, cell viability, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity and bone-like formation were evaluated. Data were compared by two-way analysis of variance. Dex did not affect cell viability and total protein content, but reduced cell number. ALP activity and bone-like formation increased when only first passage or both primary culture and first passage were treated with Dex, in comparison to the groups that did not have contact with Dex after first passage. The results of this study indicate that, for human BMSC, continuous presence of Dex did not appear to be required for development of the osteoblast phenotype, but Dex must be present after first passage to allow osteoblast differentiation expressed by reduced cell proliferation and increased ALP activity and bone-like formation.

Sabe-se que superfícies rugosas melhoram as respostas biológica e biomecânica dos implantes de titânio (Ti). O objetivo desse estudo foi investigar o efeito da rugosidade de superfície do Ti sobre a resposta de células de medula óssea humana, avaliando: adesão e proliferação celulares, síntese de proteína total, atividade de fosfatase alcalina (ALP), e a formação de nódulos de matriz mineralizada. Células foram cultivadas sobre discos de titânio comercialmente puro (cpTi) com quatro diferentes rugosidades de superfície (Ra). A adesão foi avaliada após 4 horas. Após 21 dias, a proliferação, a quantidade de proteína total e a atividade de ALP foram avaliadas. A formação de nódulos de matriz mineralizada foi avaliada após 28 dias em cultura. Os dados foram comparados por ANOVA e teste de Duncan. A adesão não foi afetada pela Ra. Para as células cultivadas sobre Ti com Ra variando entre 0,80 µm e 1,90 µm a proliferação foi reduzida enquanto o conteúdo de proteína total e atividade de ALP foram aumentadas. Houve um aumento estatisticamente não-significante na formação de nódulos de matriz mineralizada sobre superfícies com Ra próxima de 0,80 µm. Esses resultados sugerem que, para o Ti, uma Ra variando entre 0,80 µm e 1,90 µm otimizaria respostas celulares intermediárias e finais, mas não afetaria respostas iniciais, e superfíces lisas não favoreceria nenhuma das respostas avaliadas.

There is general agreement that rough surfaces improve both biologic and biomechanical responses to titanium (Ti) implants. The aim of this investigation was to study the effect of Ti surface roughness on the response of human bone marrow cell culture evaluating: cell attachment, cell proliferation, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity, and bone-like nodule formation. Cells were cultured on commercially pure titanium (cpTi) discs with four different average roughnesses (Ra). For attachment evaluation, cells were cultured for 4 h. After 21 days, cell proliferation, total protein content, and ALP activity were evaluated. For bone-like nodule formation, cells were cultured for 28 days. Data were compared by ANOVA and Duncan's multiple range test. Cell attachment was not affected by surface roughness. For cells cultured on Ti with Ra ranging from 0.80 µm to 1.90 µm, proliferation was reduced while total protein content, and ALP activity were increased. There was a non-statistically significant increase of bone-like nodule formation on a surface with Ra near 0.80 µm. These results suggest that for Ti an Ra ranging from 0.80 µm to 1.90 µm would optimize both intermediary and final cellular responses but not affect the initial response, and a smoother surface would not favor any evaluated response.

A hidroxiapatita (HA) tem sido utilizada como revestimento de implantes e para substituição de tecido ósseo. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da topografia de superfície da HA, resultante da presença de microporosidade, sobre a adesão, a morfologia e proliferação celulares, a medida de proteína total e a atividade de fosfatase alcalina. Discos de HA com diferentes porcentagens de microporosidade (< 5%, 15% e 30%) foram fabricados por uma combinação das técnicas de pressão uniaxial e sinterização. Células ROS17/2.8 foram cultivadas sobre os discos de HA. Para a adesão, as células foram cultivadas por duas horas. A morfologia foi avaliada após sete dias. A proliferação, medida de proteína total e atividade de ALP foram avaliadas após sete e quatorze dias. Os dados foram comparados por ANOVA e teste de Duncan quando apropriado. A adesão (p = 0,11) e a medida de proteína total (p = 0,31) não foram afetadas pela topografia de superfície. A proliferação após sete e quatorze dias (p = 0,0007 e p = 0,003, respectivamente), e a atividade de ALP (p = 0,0007) foram significantemente menores na superfície irregular (HA30). Esses resultados sugerem que eventos iniciais não são afetados pela topografia, enquanto superfícies com topografias mais regulares (microporosidade de 15% ou menos) favoreceram eventos intermediários e finais, como proliferação e atividade de ALP.

Hydroxyapatite (HA) has been used in orthopedic, dental, and maxillofacial surgery as a bone substitute. The aim of this investigation was to study the effect of surface topography produced by the presence of microporosity on cell response, evaluating: cell attachment, cell morphology, cell proliferation, total protein content, and alkaline phosphatase (ALP) activity. HA discs with different percentages of microporosity (< 5%, 15%, and 30%) were confected by means of the combination of uniaxial powder pressing and different sintering conditions. ROS17/2.8 cells were cultured on HA discs. For the evaluation of attachment, cells were cultured for two hours. Cell morphology was evaluated after seven days. After seven and fourteen days, cell proliferation, total protein content, and ALP activity were measured. Data were compared by means of ANOVA and Duncan’s multiple range test, when appropriate. Cell attachment (p = 0.11) and total protein content (p = 0.31) were not affected by surface topography. Proliferation after 7 and 14 days (p = 0.0007 and p = 0.003, respectively), and ALP activity (p = 0.0007) were both significantly decreased by the most irregular surface (HA30). These results suggest that initial cell events were not affected by surface topography, while surfaces with more regular topography, as those present in HA with 15% or less of microporosity, favored intermediary and final events such as cell proliferation and ALP activity.