Search

BACKGROUND Orthopedic implant-related infection remains one of the most serious complications after orthopedic surgery. In recent years, there has been an increased scientific interest to improve prevention and treatment strategies. However, many of these strategies have focused on chemical measures. AIM To analyze the effect of alternating current electrical fields on bacterial adherence to titanium surfaces. METHODS Staphylococcus aureus (S. aureus) and Escherichia coli (E. coli) were exposed to 6.5 V electrical currents at different frequencies: 0.5 Hz, 0.1 Hz, and 0.05 Hz. After exposure, a bacterial count was then performed and compared to the control model. Other variables registered included the presence of electrocoagulation of the medium, electrode oxidation and/or corrosion, and changes in pH of the medium. RESULTS The most effective electrical model for reducing S. aureus adhesion was 6.5 V alternating current at 0.05 Hz achieving a 90% adhesion reduction rate. For E. coli, the 0.05 Hz frequency model also showed the most effective results with a 53% adhesion reduction rate, although these were significantly lower than S. aureus. Notable adhesion reduction rates were observed for S. aureus and E.coli in the studied conditions. However, the presence of electrode oxidation makes us presume these conditions are not optimal for in vivo use. CONCLUSION Although our findings suggest electrical currents may be useful in preventing bacterial adhesion to metal surfaces, further research using other electrical conditions must be examined to consider their use for in vivo trials.

The generation of titanium foams is a promising strategy for modifying the mechanical properties of intervertebral reinforcements. Thus, the aim of this study was to compare the in vitro biological response of Ti6Al4V alloys with different pore sizes for use in intervertebral implants in terms of the adhesion, proliferation, and differentiation of pre-osteoblastic cells. We studied the production of Ti6Al4V foams by powder metallurgy and the biological responses to Ti6Al4V foams were assessed in terms of different pore interconnectivities and elastic moduli. The Ti6Al4V foams obtained had similar porosities of approximately 34%, but different pore sizes (66 µm for fine Ti6Al4V and 147 µm for coarse Ti6Al4V) due to the sizes of the microsphere used. The Ti6Al4V foams had a slightly higher Young׳s modulus compared with cancellous bone. The dynamic mechanical properties of the Ti6Al4V foams were slightly low, but these materials can satisfy the requirements for intervertebral prosthesis applications. The cultured cells colonized both sizes of microspheres near the pore spaces, where they occupied almost the entire area of the microspheres when the final cell culture time was reached. No statistical differences in cell proliferation were observed; however, the cells filled the pores on fine Ti6Al4V foams but they only colonized the superficial microspheres, whereas the cells did not fill the pores on coarse Ti6Al4V foams but they were distributed throughout most of the material. In addition, the microspheres with wide pores (coarse Ti6Al4V) stimulated higher osteoblast differentiation, as demonstrated by the Alcaline Phosphatase (ALP) activity. Our in vitro results suggest that foams with wide pore facilitate internal cell colonization and stimulate osteoblast differentiation.

Premi al millor article científic, atorgat per la Fundació Henry Schein Objectives: Surface modifications performed at the neck of dental implants, in the manner of micro-grooved surfaces, can reduce fibrous tissue encapsulation and prevent bacterial colonization, thereby improving fibrointegration and the formation of a biological seal. However, the applied procedures are technically complex and/or time consuming methods. The aim of this study was to analyse the fibroblast behaviour on modified titanium surfaces obtained, applying a simple and low-cost method Peer Reviewed Award-winning

Immobilization of bioactive peptide sequences on CoCr surfaces is an effective route to improve endothelialization, which is of great interest for cardiovascular stents. In this work, we explored the effect of physical and covalent immoblization of RGDS, YIGSR and their equimolar combination peptides on endothelial cells (EC) and smooth muscle cell (SMC) adhesion and on thrombogenicity. We extensively investigated using RT-qPCR, the expression by ECs cultured on functionalised CoCr surfaces of different genes. Genes relevant for adhesion (ICAM-1 and VCAM-1), vascularization (VEGFA, VEGFR-1 and VEGFR-2) and anti-thrombogenicity (tPA and eNOS) were over-expressed in the ECs grown to covalently functionalized CoCr surfaces compared to physisorbed and control surfaces. Pro-thrombogenic genes expression (PAI-1 and vWF) decreased over time. Cell co-cultures of ECs/SMCs found that functionalization increased the amount of adhered ECs onto modified surfaces compared to plain CoCr, independently of the used peptide and the strategy of immobilization. SMCs adhered less compared to ECs in all surfaces. All studied peptides showed a lower platelet cell adhesion compared to TCPS. Covalent functionalization of CoCr surfaces with an equimolar combination of RGDS and YIGSR represented prevailing strategy to enhance the early stages of ECs adhesion and proliferation, while preventing SMCs and platelet adhesion. info:eu-repo/semantics/acceptedVersion

El titani (Ti) és el material més utilitzat en aplicacions dentals per la seva biocompatibilitat i les seves propietats mecàniques. Tot i això, aquest no és bioactiu, i en alguns casos no s’aconsegueix la integració tissular, suposant la pèrdua de l’implant. La mimetizació amb fragments de proteïnes de la matriu extracel·lular, obtinguts amb tècniques de recombinació d’ADN és una estratègia per a millorar les interaccions cèl·lula-material. El fragment d’unió a la heparina (HBII) de la fibronectina (FN), té la capacitat de captar factors de creixement (FC), com el BMP-2 i el TGF- β1, que tenen un rol important en la regeneració de teixit ossi i teixit connectiu, però no té capacitat d’atreure les cèl·lules. Per a aconseguir-ho es va mutar la seqüència de l’HBII per a incorporar la seqüència RGD la mínima seqüència d’aminoàcids que promou l’adhesió cel·lular. En aquest projecte s’ha fabricat la proteïna mutada (HBII-RGD) i s’ha unit covalentment a la superfície per a l’estudi de la resposta biològica dels fibroblasts i la capacitat d’unió al FC TGF- β1. La mutació confereix a la proteïna la capacitat de captar més TGF- β1, i estimula l’adhesió i proliferació cel·lular, així com l’activació de fibroblasts a miofibroblasts, induint la generació i remodelació de la MEC. Aquets resultats mostren el gran potencial de la molècula HBII-RGD de promoure la fibrointegració i d’aquesta manera induir amb una sola molècula la regeneració de teixit ossi i teixit connectiu.

According to a study of the European Commission, approximately one million hips are replaced by prostheses worldwide every year. The interaction of the human body with foreign materials that are subjected to alternating mechanical load in a highly corrosive environment still provides challenges. The main factors affecting prosthesis failure are stress shielding effect and poor osseointegration. In this thesis the problem of prosthesis failure has been approached from the material and from the osseointegration point of view trying to give a global solution to the problem. Niobium and hafnium, which are demonstrated to be totally biocompatible, were used to design a Ti-based alloy. The effect of the alloying elements regarding microstructure and elastic modulus was studied and the best composition was deeply characterized in terms of microstructure, elastic modulus, corrosion resistance and superficial energy. Recombinant fragments of fibronectin were synthesised spanning the cell attachment site and the heparin binding domain which are important for cell viability. These motifs were used to functionalise the surface of the TiNbHf alloy. Two tethering methods were studied: physisorption and silanisation. Silanisation was not used before to immobilise fibronectin recombinant fragments onto metallic substrates and in this thesis, its good performance was demonstrated. In vitro studies were made with each fragment and with different combinations of the fragments, which showed the importance of the heparin binding domain to obtain a cell response equivalent to that of fibronectin in terms of cell adhesion, proliferation and differentiation., De acuerdo con un estudio de la Comisión Europea, aproximadamente un millón de caderas son remplazadas por prótesis en el mundo anualmente. La interacción del cuerpo humano con materiales externos sujetos a una carga mecánica alternante en un medio altamente corrosivo todavía presenta ciertos desafíos. Los factores que contribuyen principalmente al fallo de una prótesis son el apantallamiento de cargas y la pobre osteointegracion. En la presente tesis el problema de la fallida de prótesis ha sido abordado desde el punto de vista del material y de la osteointegracion en un intento de dar una solución global al problema. El niobio y el hafnio, cuya total biocompatibilidad ha sido demostrada, se han utilizado para diseñar una aleación de titanio. El efecto de dichos aleantes respecto a la microestructura y el módulo elástico ha sido estudiado y la mejor composición ha sido profundamente caracterizada en términos de microestructura, módulo elástico, resistencia a la corrosión y energía superficial. Fragmentos recombinados de fibronectina han sido sintetizados abarcando la zona de adhesión celular y la unión de heparina, las cuales son esenciales para la viabilidad celular. Dichos motivos han sido utilizados para funcionalizar la superficie de la aleación TiNbHf. Dos métodos de unión diferentes han sido estudiados: fisisorción y silanización. La silanización es un método que no se ha utilizado hasta el momento para inmovilizar fragmentos de fibronectina sobre superficies metálicas y en la presente tesis su idoneidad ha sido demostrada. Finalmente, estudios celulares in vitro se han llevado a cabo con cada fragmento y con diferentes combinaciones de ambos, lo cual ha mostrado la importancia de la zona de unión de heparina para obtener una respuesta celular equivalente a la obtenida con la molécula de fibronectina en cuanto a adhesión celular, proliferación y diferenciación.

En el present Treball de Final de Grau es fa un estudi d’una possible tècnica de millora de la integració dels implants dentals de titani amb el teixit cel·lular, i tracta específicament l’opció de crear una superfície de titani el més antibacteriana possible. Mitjançant un atac de caràcter àcid, la superfície del titani queda modificada creant una nanoestructura que segons l’article Surface Nanoporosity has a greater influence on osteogènic and bacterial cell adhesion than crystallinity and wettability [1] esdevé antibacteriana. Així doncs, l’objectiu del projecte és replicar aquesta superfície que per si sola és antibacteriana i a més a més, tal com diu l’altre article Anhydride-functional silane immobilized onto titanium surfaces induces osteoblasts cell differentiation and reduces bacterial adhesion and biofilm formation [2], afegir un silà anomenat TESPSA que també té un efecte antibacterià; de forma que amb la combinació d’ambdós efectes, poder obtenir una superfície del titani idònia, pel seu caràcter antibacterià, pels implants dentals. Com a objectiu extra del projecte, s’intenta, també, optimitzar el temps de producció de la superfície de titani creada segons el primer dels articles [1]. Per a dur a terme aquest projecte cal un treball de laboratori que consta en la preparació de mostres de titani llises, fer sobre elles un atac àcid amb una solució anomenada Piranha, silanitzar les mostres amb TESPSA, fer una caracterització de la superfície atacada i finalment, realitzar assaigs amb bacteris amb l’objectiu de verificar si es tracta d’una superfície antibacteriana o no. A l’hora de procedir amb aquest treball de laboratori, s’ha pogut fer tot el proposat, tot i que els resultats d’alguns assajos no han estat els esperats. L’intent de rèplica de la superfície del titani de l’article de Rodriguez-Contreras, et al. 2018 [1], no ha resultat en la superfície antibacteriana esperada. De totes formes, s’ha procedit amb el projecte usant una variant de superfície que es va extreure a partir d’una variació en l’atac amb Piranha, per verificar l’efectivitat antibacteriana del TESPSA.