Auswirkungen der Plasmabehandlung der Titanoberfläche auf die Biokompatibilität

Wissenschaftler der Osaka Dental University forschen über die Auswirkungen der Plasmabehandlung von Titanoberflächen auf die Biokompatibilität. Die gesamte Testreihe wurde mit dem piezobrush PZ2 von relyon plasma durchgeführt.

Autoren: Daiga Ujino, Hiroshi Nishizaki, Shizuo Higuchi, Satoshi Komasa, and Joji Okazaki

Zusammenfassung

Vor kurzem wurde berichtet, dass die Osseointegration von Implantaten durch die Benetzbarkeit der Oberfläche beeinträchtigt wird. Der Zusammenhang zwischen Hydrophilie und Zelladhäsion wurde durch zahlreiche In-vivo-Studien bestätigt. Konzentriertes Alkali verbessert die Biokompatibilität von Reintitan. Es wurden Forschungen über den Mechanismus durchgeführt, durch den diese Behandlung die Hydrophilie erhöht. In der vorliegenden Studie haben wir die Atmosphärendruck-Plasma-Bearbeitung eingesetzt, um die Hydrophilie der Materialoberfläche zu verbessern. Ziel war es, die Auswirkungen auf die initiale Adhäsion des Materials an Rattenknochenmark und die anschließende Differenzierung in Hartgewebe zu beurteilen. Superhydrophilie wurde auf einer Reintitanoberfläche mit dem piezobrush PZ2 induziert, einer einfachen, kompakten Alternative zum herkömmlichen Atmosphärendruck-Plasma-Gerät.

Strukturelle Veränderung wurden weder durch die Rasterelektronenmikroskopie (REM) oder Rastersondenmikroskopie (SPM) nachgewiesen. Die Analyse der Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) zeigte zudem eine Hydroxidbildung und eine Reduzierung des C-Peaks. Eine Verringerung des Kontaktwinkels wurde ebenfalls beobachtet. Die behandelten Proben hatten höhere Werte als die unbehandelte Kontrolle in den folgenden Bereichen: die Adsorption von in vitro Rinderserumalbumin (BSA), die Anfangsadhäsion der Zellen des Rattenknochenmarks (RBM), die Aktivitäts-Tests der alkalischen Phosphataseaktivität (ALP) und Faktoren, die mit der Knochendifferenzierung zusammenhängen. Die vorliegende Studie zeigte, dass die Induktion von Superhydrophilie in Titan durch Atmosphärendruck-Plasmabehandlung mit dem piezobrush PZ2 die RBM-Zelladhäsion und Knochendifferenzierung beeinflusst, ohne die Oberflächeneigenschaften zu verändern.

Fazit

Die vorliegende Studie stellte klar, dass die Niedertemperatur- und Atmosphärendruck-Plasmabehandlung der Oberfläche von Reintitanmetall Hydrophilie verleiht und Verunreinigungen aus ihr entfernt. Die Ergebnisse zeigten auch, dass die Plasmabehandlung die anfängliche Adhäsion von Rattenknochenmarkzellen und Proteinen an der Materialoberfläche induziert und die Bildung von Hartgewebe auslösen kann. Es wird erwartet, dass diese Technologie aufgrund ihrer Kompaktheit und einfachen Handhabung umfassend im klinischen Umfeld eingesetzt wird.