Adheze, růst a diferenciace kostních buněk na materiálech vyvíjených pro kostní implantáty

Abstract

Práce se zaměřuje na testování a vylepšování biomateriálů ze slitiny Ti-6Al-4V ELI, nejčastěji biomedicínsky používané slitiny titanu (především v ortopedii a stomatologii), a to ve spolupráci s vědeckými ústavy a společnostmi zabývajícími se jejich vývojem. Vzorky Ti-6Al-4V ELI byly upravené metodou plazmatické elektrolytické oxidace (PEO) v elektrolytech různých složení pro vytvoření homogenní povrchové vrstvy TiO2. Ke studiu interakce buněk s materiálem in vitro byly zvoleny buňky lidské buněčné linie osteoblastů Saos-2. Byla hodnocena iniciální adheze buněk, jejich rozprostření, morfologie, populační hustota, viabilita, depozice vápníku a exprese vybraných markerů osteogeneze, jako je kolagen typu I, alkalická fosfatáza a osteokalcin. Chování buněk je korelováno s fyzikálními a chemickými vlastnostmi povrchu vzorků, jako je např. topografie, drsnost, smáčivost a chemické složení povrchových vrstev. Výsledky jsou porovnávány s daty získanými na kontrolních nemodifikovaných vzorcích slitiny, a rovněž na standardních kultivačních materiálech, jako jsou dna kultivační polystyrénové jamky a mikroskopická krycí skla. Cílem práce je zhodnotit, který z prezentovaných modifikovaných vzorků se nejlépe hodí pro použití v dočasných ortopedických implantátech. Klíčová slova: Ti-6Al-4V, kostní implantáty,...

This thesis focuses on testing and improving Ti-6Al-4V ELI biomaterials, which are currently one of the most used titanium alloys in biomedicine (predominantly in orthopaedics and dentistry), in cooperation with research institutions and private companies developing and producing such materials. The metallic samples were previously modified by plasma electrolytic oxidation (PEO) with use of electrolytes of a different composition to induce development of a homogeneous TiO2 layer on its surface. In vitro interactions of human osteoblast-like cell line Saos-2 with the surface of Ti-6Al-4V ELI alloy samples are investigated. Initial cell attachment, spreading, morphology, cell population density, viability, calcium deposition and expression of selected osteogenic markers, e.g. collagen type I, alkaline phosphatase and osteocalcin, were evaluated on cultured cells. The cells behavior were then correlated with physicochemical properties of the material surface, such as its topography, roughness, wettability, surface layer chemical composition etc. The results are also compared with those obtained in cells cultured on control samples of untreated alloys as well as microscopic glass coverslips and bottom of standard polystyrene cell culture wells. The aim of this thesis is to select the most promising...