STUDY OF OSTEOINTEGRATION PROCESSES ON DIFFERENT MODULATED SURFACES OF SILICON NITRIDE CERAMICS USING OSTEOSARCOMA(SAOS-2) AND MESECHYMAL (MSC) STEM CELLS

Abstract

Lo studio delle interazioni che avvengono tra l'osso e un innesto artificiale è molto importante per lo sviluppo di un nuovo materiale utilizzato nel campo delle protesi. Osteointegrazione è una connessione struttural e funzionale diretto tra componenti biologiche di tessuto osseo e il materiale artificiale impiantato all'interno del corpo. In questo processo dinamico, un ruolo importante è svolto dall'impianto nel modulare il comportamento molecolare e cellulare. Molti materiali vengono utilizzati nella produzione di impianti protesici comprese le leghe metalliche, polimeri e ceramiche. Tra il nitruro di silicio quest'ultimo è uno dei più studiati. Questo materiale non-ossido può essere funzionalizzato con diversi trattamenti. In questo modo la sua chimica può essere variata da una superficie della silice simile ad uno costituito principalmente da gruppi amminici. In questo studio diversi campioni di nitruro di silicio di superficie trattata sono stati testati in ambienti biologici utilizzando due diverse linee cellulari: osteosarcoma (SaOS-2) e cellule staminali legamento Peridontal (PDLCs). I campioni sono stati divisi in due gruppi: - Trattamento "as-fired" meccanicamente non trattata in superficie, utilizzato in SaOS-2 - "as-polished" con la superficie lappata, impiegato nel trattamento PDLCs Ogni gruppi ci sono cinque tipi di diversi campioni di superficie trattata: - Non trattato - HF trattata con acido fluoridrico, - N2 cotto in atmosfera N2 ed alta temperatura, - Ossidato termicamente, esponendo il campione atmosfera ambiente ad alta temperatura - glazed presentando SiAlON sulla superficie. Allumina e lega di titanio, due biomateriali attualmente impiegati in applicazioni ortopediche, sono stati utilizzati per il confronto. Per verificare il processo di osteointegrazione, la formazione e la crescita di idrossiapatite (HA) sulla superficie dei campioni sono state valutate mediante tecniche come la spettroscopia Raman e microscopio laser. I risultati hanno evidenziato la presenza di composti biologici e HA in diverse quantità in tutti i campioni confermando le buone biocompatibilità e osteointegrazione proprietà di nitruro di silicio. PDLCs presentato una minore quantità di HA rispetto ai campioni trattati con SaOS-2 cellule. Ciò è probabilmente dovuto alle caratteristiche della superficie dei campioni. Il meccanismo di legatura delle cellule al materiale può essere influenzato dalla rugosità delle diverse superfici e dalla carica superficiale. Questo lavoro fornisce una base per futuri studi per capire che tipo di trattamento e le caratteristiche del materiale può dare i migliori benefici per promuovere il processo di osteointegrazione, aumentando così lo sviluppo delle nuove ceramiche non ossidi per applicazioni biomediche.