Caracterização morfológica e funcional da adesão de neutrófilos em diferentes superfícies de titânio

Abstract

A estabilidade do titânio (Ti) e sua alta resistência à corrosão, fizeram do mesmo o elemento de escolha na implantodontia e estão relacionadas, dentre outros fatores, com a camada natural de óxido na sua superfície. Vários tratamentos tem sido utilizados para modificar sua topografia e energia de superfície, no intuito de promover melhor adesão, migração e proliferação celular, diminuindo o tempo necessário para a osteointegração. Diferentes superfícies provavelmente influenciam de maneira distinta a resposta inflamatória e eventos celulares como ativação de leucócitos, cicatrização e osteogênese. A adesão de plaquetas e geração de fibrina, bem como a ativação do sistema complemento, resultam na ativação e recrutamento de neutrófilos. Durante a colocação de um implante, a adsorção de pequenos íons e proteínas plasmáticas ocorre na superfície, sendo responsável por subseqüentes respostas celulares. Portanto, a compreensão do papel dos neutrófilos humanos nas interações que ocorrem nas superfícies implantares, e a influencia da composição elementar bem como, dos diversos tratamentos aplicados a essas superfícies é de grande importância. A otimização para uso clínico dos materiais utilizados na confecção de implantes requer modificações controladas de suas superfícies. No presente, as relações entre tais superfícies e sua reatividade com os tecidos, bem como sua integridade a longo prazo, são pouco conhecidos. O objetivo do presente estudo foi comparar a resposta de neutrófilos interagindo diretamente com duas distintas superfícies de Ti em diferentes tempos de incubação. Neutrófilos humanos foram separados e colocados em contato com discos de Ti, lisos e rugosos. Para a análise da adesão celular foram utilizadas a microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a citometria de fluxo (Facs). A morfologia e o resultado do uso de marcadores de adesão revelaram sinais de ativação dos neutrófilos por ambas as superfícies. As características morfológicas nas duas superfícies mostraram progressivas alterações durante os primeiros 120 minutos da interação. Utilizou-se também a microscopia de fluorescência e marcadores como o Dapi, Faloidina e anti CD-62L para caracterizar, respectivamente, o núcleo celular, o citoesqueleto actínico e receptores de membrana. Não houve correlação entre a força de adesão, alterações morfológicas, complexidade do citoesqueleto e expressão dos marcadores CD-62L e CD-11b, considerados, após os tempos de interação das células com as superfícies. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The stability and high corrosion-resistance of the titanium (Ti) makes it, the element of choice in implantology and its related, among other factors, with the natural oxide layer that covers the Ti surface. Many treatments have been used to modify its topography and surface energy in order to promote better cell adhesion, migration and proliferation shortening the time necessary to the osseointegration. Different surfaces probably influence distinctly the inflammatory responses and cellular events as leukocyte activation, healing and osteogenesis. The platelet adhesion and fibrin generation as well as the complement activation results in the neutrophil recruitment and activation. At the time of an implant placement plasma proteins and ions adsorb to the surface and are responsible for subsequent cellular responses. So the comprehension of the human neutrophils role on the interactions network that occurs on the implant surfaces and the influence of the elemental composition as well as different surface treatments applied are of great importance. The optimization for clinical use of the materials used to construct implants need controlled modifications on its surfaces. At the present the relationship between these surfaces and its reactivity with tissues for a long period of time are little known. The aim of the present study was to compare the response of neutrophils interacting with two different Ti surfaces and different time contact. Isolated human neutrophils were placed into contact with Ti discs, which had been rendered as “smooth” or “rough” following different surface treatments. Scanning electron microscopy and flow cytometry were used to analize the cell adhesion to the surfaces and the exposure of membrane proteins such as CD-62L and CD-11b. Topographic roughness was demonstrated as higher for the SLA treated surfaces, measured by atomic force microscopy and elemental analysis was performed by energy dispersive X-ray, showing a similar composition for both surfaces. The cell morphology and adhesion marker results revealed signs of neutrophil activation by either surface, with different neutrophil morphological characteristics being observed between the 2 surface types and progressive morphologic changes during the first 120 min of interaction. Topoghrafic analyses were also performed by the use of atomic force microscopy. Fluorescence microscopy (AFM) and markers as Dapi, Faloidin and CD 62L were also utilized in order to characterize the cellular nucleous, actin cytoskeleton and membrane receptors. There is no correlation between adhesive forces, morphologycal changes, citoskeletal complexity and marker expression as anti CD-62L or CD-11b on the evaluated interaction time of the cells with the surfaces.