Publicação: A influência do nano-recobrimento de cálcio e fósforo no
processo de osteogênese in vitro
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CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::IMUNOLOGIA::IMUNOLOGIA APLICADA
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Orientador
Coorientador
Dechichi, Paula
Resumo
Estudos in vivo têm demonstrado resultados favoráveis para os implantes de titânio com
coberturas de cerâmica bioativa de reduzidas dimensões (nanométrica), quando comparada ao
método tradicional de deposição por meio de plasma spray de hidroxiapatita (PHSA). O objetivo
deste estudo foi avaliar o efeito de uma cobertura uniforme de biocerâmica, em escala
nanométrica, gerando superfícies moderadamente rugosas, sobre células osteogênicas e
mononucleares (PBMC) humanas cultivadas isoladas ou em cocultura. Para isso, as células foram
plaqueadas sobre três superfícies: usinada (grupo S1), jateada com óxido de alumínio seguido por
subtração ácida (grupo S2), e jateada/subtraída seguida por deposição assistida por feixe iônico de
Ca e P amorfo na ordem de 300-500 nm (grupo S3). Nas culturas de mononucleares (PBMC) e
células osteogênicas foram realizadas avaliações da adesão, viabilidade celular e morfologia.
Também foram realizadas imunolocalização das proteínas osteopontina (OPN) e fosfatase alcalina
(ALP) na cultura de células osteogências e nas coculturas, e dosagem de citocinas (IL1, TGF1,
IL17, IL10). Os resultados mostraram que o tratamento de superfície não interfere na viabilidade
dos PBMC e das células osteogências (p>0,05), embora a adesão de células osteogênicas tenha
variado em função da superfície e do tempo. Em 24 horas, os grupos S2 e S3 apresentaram os
melhores resultados, com maiores taxas de adesão que o grupo S1 (p<0,001). Aos 7 dias, o grupo
S1 apresentou um maior número de células aderidas que o grupo S3 (p< 0,05). Em relação à
morfologia, os PBMC mostraram-se mais espraiados no grupo S1, enquanto as células
osteogênicas e da cocultura apresentaram morfologia similar nas três superfícies nos diferentes
tempos experimentais. No entanto, ao comparar as células osteogênicas e cocultura, estas
apresentaram se geralmente menores e menos espraiadas. A porcentagem de células osteogênicas
mostrando marcação intracelular para OPN foi significativamente maior em S3 quando comparado
à S1 (p<0.03), não apresentando diferenças significativas na cocultura. A porcentagem de células
mostrando marcação intracelular para ALP aos 7 dias foi significativamente maior no grupo S2
comparado ao grupo S1, tanto na cultura de células osteogênicas como na cocultura (p<0,05). Aos
14 dias, na cultura de células osteogênicas, não foram observadas diferenças na % de marcação
intracelular para ALP entre os grupos, enquanto na cocultura foram detectadas diferenças entre os
grupos S2 e S3 (p>0.09). Os níveis das citocinas variaram para cada cultura em função do tempo e
da superfície, não apresentando um padrão de secreção. Os resultados do presente estudo indicam
que composição e a textura da superfície influenciam os eventos iniciais da osteogênese in vitro e
que a produção das citocinas é modulada pelas interações celulares sobre essas superfícies.
Abstract
In vivo studies have reported that reduced dimensions bioactive ceramic coating
overcomes the advantages of the PHSA. The aims of this study were to determine the effect of
a uniform bioceramic coating in the nanothickness range onto a moderately rough surface on
human harvested bone cells cultivated isolated or in coculture (osteogenic cells and PBMC).
The cells were plated over titanium as-machined (S1) surfaces, alumina-blasted/acid etched
surfaces (S2), and alumina-blasted/acid-etched + 300-500 nm thickness amorphous Ca e P
based coating obtained by ion beam assisted deposition (S3) and evaluated regarding viability,
adhesion, morphology, cytokines quantification (IL1, TGF1, IL17, IL10) and
immunolocalization of osteopontin (OPN) and alkaline phosphatase (ALP). The results
showed that the surface treatment did not interfere on cell viability of PBMC cell culture or
osteogenic cells (p>0.005), though the adhesion of osteogenic cells have demonstrated a
different pattern for each surface. At 1 day, S2 and S3 showed the betters results, showing
greater adhesion than the S1surface (p<0.001). At 7 days the S1 surface showed a
significantly higher adhesion than the S3 surface (p<0.005). The cell morphology evaluated
on PBMC cultures showed spread morphology in S1 group. The osteogenic cells and the
coculture showed a similar pattern for the tree surfaces in the evaluated times. However, when
compared both cell cultures, coculture looked like less spread and smaller than osteogenic
cells. The % of osteogenic cells showing intracellular label for OPN at day 1 was significantly
higher for the S3 surface compared to the S1 surface (p<0.03), not showing differences in
coculture. The % of ALP intracellular labeling at 7 days was significantly higher for the S2
surface compared to the S1 surface (p<0.0065), the same characteristic was observed on
coculture (p<0,05). At 14 days, no differences in % ALP labeling was observed in osteogenic
cells between the surfaces (p>0.09). However in coculture % ALP labeling was significantly
higher for the S3 group compared to the S2 group (p<0.005). Regarding the cytokine levels
were not observed a pattern for osteogenic cells, monocytes or coculture. The cytokine levels
ranged among the three groups (S1, S2, S3) for each cell culture. Probably, cell interactions
and cell surface contact have had an important effect on cytokine release. These results
indicate that surface composition and texture influence the early events related to in vitro
osteogenesis and that the cytokine production probably was modulated by cell interactions.
Palavras-chave
Implante, Titânio, Osteoblasto, Nanotecnologia, Implant, Titanium, Osteoblast, Nanotechnology, Imunidade celular, Materiais biomédicos
Citação
MOURA, Camilla Christian Gomes. A influência do nano-recobrimento de cálcio e fósforo no processo de osteogênese in vitro. 2009. 71 f. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.