Published July 6, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Influence of the Surface Topography of Titanium Dental Implants on the Behavior of Human Amniotic Stem Cells

Creators

  • 1. Fundación Ciencias Exactas y Naturales
  • 2. University of Buenos Aires
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 4. Universitat Internacional de Catalunya
  • 5. Instituto de Investigación Biomédica de Málaga
  • 6. Hospital Regional Universitario de Málaga
  • 7. Universidad de Sevilla
  • 8. Hospital Universitario Virgen Macarena

Description

The dental implant surface plays a crucial role in osseointegration. The topography and physicochemical properties will affect the cellular functions. In this research, four distinct titanium surfaces have been studied: machined acting (MACH), acid etched (AE), grit blasting (GBLAST), and a combination of grit blasting and subsequent acid etching (GBLAST + AE). Human amniotic mesenchymal (hAMSCs) and epithelial stem cells (hAECs) isolated from the amniotic membrane have attractive stem-cell properties. They were cultured on titanium surfaces to analyze their impact on biological behavior. The surface roughness, microhardness, wettability, and surface energy were analyzed using interferometric microscopy, Vickers indentation, and drop-sessile techniques. The GBLAST and GBLAST + AE surfaces showed higher roughness, reduced hydrophilicity, and lower surface energy with significant differences. Increased microhardness values for GBLAST and GBLAST + AE implants were attributed to surface compression. Cell viability was higher for hAMSCs, particularly on GBLAST and GBLAST + AE surfaces. Alkaline phosphatase activity enhanced in hAMSCs cultured on GBLAST and GBLAST + AE surfaces, while hAECs showed no mineralization signals. Osteogenic gene expression was upregulated in hAMSCs on GBLAST surfaces. Moreover, α2 and β1 integrin expression enhanced in hAMSCs, suggesting a surface−integrin interaction. Consequently, hAMSCs would tend toward osteoblastic differentiation on grit-blasted surfaces conducive to osseointegration, a phenomenon not observed in hAECs.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يلعب سطح غرسة الأسنان دورًا حاسمًا في الاندماج العظمي. ستؤثر الخصائص الطبوغرافية والفيزيائية والكيميائية على الوظائف الخلوية. في هذا البحث، تمت دراسة أربعة أسطح متميزة من التيتانيوم: التمثيل الآلي (ماخ)، النقش الحمضي (AE)، التفجير الحجري (GBLAST)، ومزيج من التفجير الحجري والنقش الحمضي اللاحق (GBLAST + AE). تتميز الخلايا الجذعية السلوية الوسيطة (hAMSCs) والخلايا الجذعية الظهارية (hAECs) المعزولة عن الغشاء الأمنيوسي بخصائص جذابة للخلايا الجذعية. تمت زراعتها على أسطح التيتانيوم لتحليل تأثيرها على السلوك البيولوجي. تم تحليل خشونة السطح، والصلابة الدقيقة، وقابلية الترطيب، والطاقة السطحية باستخدام المجهر التداخلي، ومسافة بادئة فيكرز، وتقنيات إسكات السقوط. أظهرت أسطح GBLAST و GBLAST + AE خشونة أعلى، وانخفاض ماء، وانخفاض طاقة السطح مع اختلافات كبيرة. تعزى زيادة قيم الصلابة الدقيقة لزراعة GBLAST و GBLAST + AE إلى ضغط السطح. كانت صلاحية الخلية أعلى بالنسبة لـ hAMSCs، خاصة على أسطح GBLAST و GBLAST + AE. تم تعزيز نشاط الفوسفاتيز القلوي في hAMSCs المزروعة على أسطح GBLAST و GBLAST + AE، في حين لم تظهر hAECs أي إشارات تمعدن. تم تنظيم التعبير الجيني العظمي في hAMSCs على أسطح GBLAST. علاوة على ذلك، تم تعزيز تعبير التكامل α 2 و β 1 في hAMSCs، مما يشير إلى تفاعل التكامل السطحي. وبالتالي، فإن الخلايا الجذعية عالية الكثافة تميل نحو التمايز العظمي على الأسطح المنتفخة بالحصى مما يؤدي إلى الاندماج العظمي، وهي ظاهرة لم تتم ملاحظتها في الخلايا الجذعية عالية الكثافة.

Translated Description (French)

La surface de l'implant dentaire joue un rôle crucial dans l'ostéointégration. La topographie et les propriétés physico-chimiques affecteront les fonctions cellulaires. Dans cette recherche, quatre surfaces distinctes de titane ont été étudiées : l'action usinée (MACH), l'attaque acide (AE), le sablage (GBLAST) et une combinaison de sablage et d'attaque acide subséquente (GBLAST + AE). Les cellules souches mésenchymateuses amniotiques humaines (hAMSC) et épithéliales (hAEC) isolées de la membrane amniotique ont des propriétés attrayantes sur les cellules souches. Ils ont été cultivés sur des surfaces en titane pour analyser leur impact sur le comportement biologique. La rugosité de surface, la microdureté, la mouillabilité et l'énergie de surface ont été analysées à l'aide de la microscopie interférométrique, de l'indentation de Vickers et de techniques de chute-sessile. Les surfaces GBLAST et GBLAST + AE ont montré une rugosité plus élevée, une hydrophilie réduite et une énergie de surface plus faible avec des différences significatives. Des valeurs de microdureté accrues pour les implants GBLAST et GBLAST + AE ont été attribuées à la compression de surface. La viabilité cellulaire était plus élevée pour les hAMSC, en particulier sur les surfaces GBLAST et GBLAST + AE. L'activité de la phosphatase alcaline a été améliorée dans les hAMSC cultivées sur les surfaces GBLAST et GBLAST + AE, tandis que les hAEC n'ont montré aucun signal de minéralisation. L'expression du gène ostéogène a été régulée à la hausse dans les hAMSC sur les surfaces GBLAST. De plus, l'expression des intégrines α2 et β1 a augmenté dans les hAMSC, suggérant une interaction entre les intégrines de surface. Par conséquent, les hAMSC tendraient à la différenciation ostéoblastique sur des surfaces sablées propices à l'ostéointégration, phénomène non observé dans les hAEC.

Translated Description (Spanish)

La superficie del implante dental juega un papel crucial en la osteointegración. La topografía y las propiedades fisicoquímicas afectarán a las funciones celulares. En esta investigación, se han estudiado cuatro superficies de titanio distintas: acción mecanizada (MACH), grabado con ácido (AE), granallado (GBLAST) y una combinación de granallado y posterior grabado con ácido (GBLAST + AE). Las células madre mesenquimales amnióticas humanas (hAMSC) y epiteliales (hAEC) aisladas de la membrana amniótica tienen propiedades de células madre atractivas. Se cultivaron en superficies de titanio para analizar su impacto en el comportamiento biológico. La rugosidad de la superficie, la microdureza, la humectabilidad y la energía superficial se analizaron mediante microscopía interferométrica, indentación de Vickers y técnicas de gota-sésil. Las superficies GBLAST y GBLAST + AE mostraron mayor rugosidad, hidrofilia reducida y menor energía superficial con diferencias significativas. El aumento de los valores de microdureza para los implantes GBLAST y GBLAST + AE se atribuyó a la compresión superficial. La viabilidad celular fue mayor para las hAMSC, particularmente en las superficies GBLAST y GBLAST + AE. La actividad de fosfatasa alcalina mejoró en hAMSC cultivadas en superficies GBLAST y GBLAST + AE, mientras que las hAEC no mostraron señales de mineralización. La expresión génica osteogénica se reguló positivamente en hAMSC en superficies GBLAST. Además, la expresión de integrinas α2 y β1 mejoró en las hAMSC, lo que sugiere una interacción deintegrinas de superficie. En consecuencia, las hAMSC tenderían a la diferenciación osteoblástica en superficies granalladas que conducen a la osteointegración, un fenómeno no observado en las hAEC.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير التضاريس السطحية لزراعة الأسنان التيتانيوم على سلوك الخلايا الجذعية السلوية البشرية
Translated title (French)
Influence de la topographie de surface des implants dentaires en titane sur le comportement des cellules souches amniotiques humaines
Translated title (Spanish)
Influencia de la topografía superficial de los implantes dentales de titanio en el comportamiento de las células madre amnióticas humanas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4400409905
DOI
10.3390/ijms25137416

Is supplement to
https://openalex.org/W4313638943 (Other)
https://openalex.org/W4304014137 (Other)
https://openalex.org/W4297916609 (Other)
https://openalex.org/W3034740403 (Other)
https://openalex.org/W2423202560 (Other)
https://openalex.org/W2386922414 (Other)
https://openalex.org/W2349732462 (Other)
https://openalex.org/W2162819666 (Other)
https://openalex.org/W2032025132 (Other)
https://openalex.org/W1966522691 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1816868353
  • https://openalex.org/W1975140804
  • https://openalex.org/W2000870632
  • https://openalex.org/W2007996527
  • https://openalex.org/W2010278203
  • https://openalex.org/W2011984146
  • https://openalex.org/W2043546902
  • https://openalex.org/W2045728316
  • https://openalex.org/W2055885149
  • https://openalex.org/W2062218490
  • https://openalex.org/W2079066835
  • https://openalex.org/W2079787355
  • https://openalex.org/W2081417122
  • https://openalex.org/W2083278718
  • https://openalex.org/W2090432541
  • https://openalex.org/W2111380521
  • https://openalex.org/W2116434238
  • https://openalex.org/W2125858131
  • https://openalex.org/W2131627659
  • https://openalex.org/W2144762430
  • https://openalex.org/W2151005356
  • https://openalex.org/W2153683336
  • https://openalex.org/W2298953694
  • https://openalex.org/W2337702394
  • https://openalex.org/W2515070224
  • https://openalex.org/W2554505296
  • https://openalex.org/W2594299805
  • https://openalex.org/W2606205407
  • https://openalex.org/W2770420414
  • https://openalex.org/W2777067017
  • https://openalex.org/W2790436657
  • https://openalex.org/W2810335436
  • https://openalex.org/W2906363523
  • https://openalex.org/W2919469171
  • https://openalex.org/W2941252621
  • https://openalex.org/W2942194006
  • https://openalex.org/W2946932535
  • https://openalex.org/W2952922396
  • https://openalex.org/W2995665581
  • https://openalex.org/W2998866135
  • https://openalex.org/W3000015379
  • https://openalex.org/W3035765134
  • https://openalex.org/W3045615011
  • https://openalex.org/W3090324517
  • https://openalex.org/W3120118334
  • https://openalex.org/W3122490491
  • https://openalex.org/W3127121570
  • https://openalex.org/W3193124158
  • https://openalex.org/W4200164155
  • https://openalex.org/W4200263444
  • https://openalex.org/W4200577300
  • https://openalex.org/W4205706801
  • https://openalex.org/W4205860550
  • https://openalex.org/W4306386276
  • https://openalex.org/W4319985570
  • https://openalex.org/W4384037241
  • https://openalex.org/W4390704450
  • https://openalex.org/W4391532529
  • https://openalex.org/W4393866342