Biocompatibility assessment and osteodifferentiative response to different rough dental implant surfaces

This thesis aims to evaluate how four implant surfaces, that are machined, roughened by sandblasting, roughened by acid etching, and roughened by acid etching and sandblasting (MAC, GB, AE, and GBAE respectively) can modulate cell adhesion by modifying protein adsorption and a key cell receptor such as integrin α5ß1. GBAE resulted rougher than the other samples, while GB and AE had comparable intermediate Sa values. MAC had the lowest roughness. According to Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, all samples showed amorphous titanium dioxide with similar amounts of contaminants. The delayed cell adhesion and lower protein adsorption of GB, that did not reduce cell proliferation, were connected with the alteration in the polar dispersive/SE ratio, that was about two times lower for SL (1.3), MAC (0.8) and AE (1.2) than GB (2.6). The in vitro response was based on the activation of integrin β1, which cooperated with transient mechanoprotein receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) in determining osteoblast adhesion. Indeed, this adverse event could be resolved by over-activating integrin β1. Silencing TRPV4 strongly inhibited cell adhesion on selected substrates, demonstrating the role of this protein in mediating osteoblast adhesion on titanium substrates.

Questo lavoro scientifico ha lo scopo di valutare come quattro superfici implantari dentali diverse: macchinato, irruvidito mediante sabbiatura, irruvidito mediante acidificazione, irruvidito mediante acidificazione e sabbiatura (MAC, GB, AE e GBAE rispettivamente) influenzino l'adesione cellulare modulando l'adsorbimento proteico e un recettore cellulare fondamentale come l'integrina α5ß1. Sulla base della profilometria 3D senza contatto, GBAE era più ruvido delle altre superfici, mentre GB e AE hanno raggiunto valori Sa intermedi simili e MAC è risultato quello più liscio. Secondo la spettroscopia fotoelettronica a raggi X e la spettroscopia Raman, tutte le superfici hanno mostrato titanio amorfo con quantità simili di contaminanti di carbonio. Il minore adsorbimento proteico e l'adesione cellulare ritardata di GB, che non ostacolava la proliferazione cellulare, erano correlati all'alterato rapporto dispersivo/SE polare, che era almeno doppio per GB (2,6) rispetto a MAC (0,8), SL (1.3) e AE (1.2). La risposta biologica in vitro si basava sull'attivazione dell'integrina β1 che cooperava con il potenziale recettore transitorio della meccanoproteina vanilloide 4 (TRPV4) nel determinare l'adesione degli osteoblasti. In effetti, questo evento avverso potrebbe essere risolto attivando eccessivamente l'integrina β1. Il silenziamento del TRPV4 ha fortemente inibito l'adesione cellulare su substrati selezionati, dimostrando il ruolo di questa proteina nella mediazione dell'adesione degli osteoblasti sui substrati di titanio.