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マイクロ/ナノ構造のタンタルでコーティングされたチタンに対するヒト歯肉繊維芽細胞の反応性の向上
Improved response of human gingival fibroblasts to titanium coated with micro-/nano-structured tantalum.
PMID: 33937945 DOI: 10.1186/s40729-021-00316-z.
抄録
目的:
本研究は、タンタルをコーティングしたチタンが、ヒト歯肉線維芽細胞の接着性、生存性、増殖性、遊走性を改善する能力と、その潜在的な分子メカニズムを評価することを目的とする。
OBJECTIVES: This study aims to evaluate the ability of tantalum-coated titanium to improve human gingival fibroblasts' adhesion, viability, proliferation, migration performance, and the potential molecular mechanisms.
材料と方法:
チタンプレートを2つのグループに分けた。1）コーティングなし（Ti，コントロール），（2）タンタルコーティングされたチタン（Ta-コーティングTi）。すべてのサンプルは，走査型電子顕微鏡，表面粗さ，および親水性によって特徴づけられた。線維芽細胞の性能は，1時間，4時間，24時間後の付着細胞数，1時間および4時間後の形態，1日，3日，5日，7日後の生存率，6時間，12時間，24時間後の創傷後の回復度によって分析した。RT-PCRおよびウェスタンブロットを用いて，4時間および24時間後の付着関連遺伝子の発現およびタンパク質合成を検出した。
MATERIALS AND METHODS: Titanium plates were divided into two groups: (1) no coating (Ti, control), (2) Tantalum-coated titanium (Ta-coated Ti). All samples were characterized by scanning electronic microscopy, surface roughness, and hydrophilicity. Fibroblasts' performance were analyzed by attached cell number at 1 h, 4 h, and 24 h, morphology at 1 h and 4 h, viability at 1 day, 3 days, 5 days, and 7 days, recovery after wounding at 6 h, 12 h, and 24 h. RT-PCR, western blot were applied to detect attachment-related genes' expression and protein synthesis at 4 h and 24 h. Student's t test was used for statistical analysis.
結果:
タンタルコーティングされたチタンには，平均直径25.98（±14.75）nmのナノ粒が均一に分布した層が形成されていた。タンタル蒸着後、ヒト歯肉線維芽細胞（HGFs）の接着性、生存性、増殖性、移動性が対照群と比較して促進されることがわかった。また、Integrin β1とFAKシグナルの上昇が認められ、そのメカニズムが示唆された。
RESULTS: Tantalum-coated titanium demonstrates a layer of homogeneously distributed nano-grains with mean diameter of 25.98 (± 14.75) nm. It was found that after tantalum deposition, human gingival fibroblasts (HGFs) adhesion, viability, proliferation, and migration were promoted in comparison to the control group. An upregulated level of Integrin β1 and FAK signaling was also detected, which might be the underlying mechanism.
おわりに:
本研究では，タンタルコーティングされたチタン上では，ヒト歯肉線維芽細胞の接着，生存率，増殖，移動が促進され，インテグリンβ1およびFAKのアップレギュレーションがその優れた性能に寄与している可能性があり，タンタルコーティングが歯科用インプラントの粘膜貫通部に適用できることが示された．
CONCLUSION: In the present study, adhesion, viability, proliferation, migration of human gingival fibroblasts are promoted on tantalum-coated titanium, upregulated integrin β1 and FAK might contribute to its superior performance, indicating tantalum coating can be applied in transmucosal part of dental implant.
臨床的意義:
チタン表面へのタンタルコーティングは、ヒト歯肉線維芽細胞の接着を促進し、組織的な軟組織のシーリングを形成し、オッセオインテグレーションの成功に寄与すると考えられる。
CLINICAL SIGNIFICANCE: Tantalum deposition on titanium surfaces can promote human gingival fibroblast adhesion, accordingly forming a well-organized soft tissue sealing and may contribute to a successful osseointegration.