International Journal of Computerized Dentistry
Login:
username:

password:

Plattform:

Forgotten password?

Registration

Int J Comput Dent 20 (2017), No. 3     23. Aug. 2017
Int J Comput Dent 20 (2017), No. 3  (23.08.2017)

Page 229-243, PubMed:28852742, Language: English/German


Attachment and growth of human osteoblasts on different biomaterial surfaces
Attachment und Wachstum humaner Osteoblasten auf unterschiedlichen Biomaterialoberflächen

Bubik, Stefan / Payer, Michael / Arnetzl, Gerwin / Kaltenegger, Heike / Leithner, Andreas / Klampfl, Arnold / Lohberger, Birgit
Objectives: To prove the biocompatibility of biomaterials applied in biomedical devices, in vitro testing is crucial to render a material fit for medical application. The material of choice for dental implants is commercially pure titanium (cp-Ti), while other materials such as zirconia and polyetheretherketone (PEEK) are considered highly promising due to their functional and esthetic properties. The aim of this study was to determine whether PEEK with defined mean surface roughness and composition could achieve results equal to titanium or zirconia.
Materials and methods: Disks measuring 14 mm in diameter and 1 mm in thickness made from cp-Ti, yttria-stabilized zirconia (Y-TZP), and filled PEEK with a smooth surface finish were used for cell culture experiments. Human fetal osteoblasts (hFOB) were cultured in vitro on each material to observe changes after 1, 3, and 7 days regarding cell viability and lactate dehydrogenase (LDH) release. Additionally, mRNA expression of proliferative factors PCNA and Ki67 and cellular adhesion (vinculin mRNA expression and immunofluorescence staining) were analyzed after 3 days in the culture.
Results: In hFOB cultures, adhesion and viability were decreased on PEEK platelets, while LDH release remained stable. No significant difference was observed in cp-Ti and Y-TZP when compared to the control.
Conclusions: The performance of cp-Ti and Y-TZP was equal to the control in all tests. It seems that highly polished PEEK in this particular composition cannot be recommended for osseointegrated implant applications due to decreased osteoblast attachment. Further investigations are recommended, especially in surface structures optimized for osseointegration.

Das Ziel dieser Studie war die Bestimmung des Zellwachstums humaner Osteoblasten auf Polyetheretherketon (PEEK)-Oberflächen mit definierter Rauigkeit und geometrischer Beschaffenheit im Vergleich zu Standardoberflächen aus Titan- und Zirkonoxid.
Methode: Für die Zellexperimente wurden Plättchen mit einem Durchmesser von 14 mm und einer Dicke von 1 mm aus den Materialien Reintitan (cp-Ti), Yttriumoxid-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (Y-TZP) und PEEK mit jeweils glatter Oberfläche verwendet. Auf allen drei Oberflächen wurden humane fetale Osteoblasten (hFOB) gezüchtet, um nach einem, drei und sieben Tagen die Zellvitalität, die Laktatdehydrogenase-Freisetzung (LDH), PCNA, Ki67 mRNA-Expression und Vinculin-Expression zu bestimmen.
Ergebnisse: Zelladhäsion und Vitalität waren auf PEEK-Oberflächen im Vergleich zu den Kontrolloberflächen reduziert. Zwischen den Titan- und Zirkonoxid-Oberflächen konnte kein signifikanter Unterschied beobachtet werden.
Schlussfolgerung: Reintitan und Zirkonoxid sind gemäß der Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung im Hinblick auf die zellulären Parameter als gleichwertig anzusehen. Hingegen erscheinen bei den untersuchten PEEK-Proben aufgrund der reduzierten Zelladhäsion und Vitalität, vor allem für zukünftige osseointegrative Anwendungsgebiete, noch weitere Untersuchungen mit modifizierten Oberflächen sinnvoll.

Keywords: biocompatibility, osteoblasts, polyetheretherketone, PEEK, titanium, zirconia
Biokompatibilität, Osteoblasten, Polyetheretherketon, PEEK, Titan, Zirkonoxid

fulltext (no access granted) order article as PDF-file (20.00 €)