オッセオインテグレーションの向上におけるチタンインプラントの表面改質の影響。インビトロ研究

Influence of surface modification of titanium implants on improving osseointegration: An in vitro study.

抄録

問題提起:

インプラントの加齢や表面処理がオッセオインテグレーションに及ぼす影響を評価する必要がある。

STATEMENT OF PROBLEM: The effect of aging and the surface treatment of implants on osseointegration needs to be evaluated.

目的:

本研究の目的は、経年変化と紫外線（UV）照射および線維芽細胞成長因子（FGF）によるチタンの表面処理が、親水性と細胞成長に及ぼす影響、ひいてはオッセオインテグレーションに及ぼす影響を評価することである。

PURPOSE: The purpose of this in vitro study was to evaluate the effects of aging and the surface treatment of titanium with ultraviolet (UV) radiation and fibroblast growth factor (FGF) on hydrophilicity and cell growth and thus on osseointegration.

材料と方法:

合計28個の試料を2群に分け，親水性の測定（n=14）と細胞増殖の測定（n=14）を行った。各グループはさらに，表面改質の有無によって4つのグループに分けられた。具体的には，コントロール群（CG）（新生児用），エージング群（AG）（新生児用を4週間エージング），光機能化群（PG）（エージング試料をUV-A処理），ミメド群（MG）（エージング試料をUV-AおよびFGF2処理）である。PGとMGの試料は，UV-A光で40分間処理した。MGでは，バイオミメティックな表面改質を行った。親水性は，液滴形状解析装置（KRUSS）を用いて，チタン円盤の表面に対する接触角で測定し，細胞増殖は，走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて，1cmあたりの幹細胞数を算出することで測定した。得られたデータは、統計ソフトを用いて統計解析を行った（α=.05）。

MATERIAL AND METHODS: A total of 28 specimens were divided into 2 groups to measure hydrophilicity (n=14) and cell growth (n=14). Each group was further divided into 4 groups according to surface modification. These include the control group (CG) (nascent specimens), aged group (AG) (nascent specimens aged for 4 weeks), photofunctionalized group (PG) (aged specimens UV-A treated), and mimed group (MG) (aged specimens UV-A and FGF2 treated). The PG and MG specimens were treated with UV-A light for 40 minutes. The biomimetic surface modification was performed for MG. Hydrophilicity was measured by using the contact angle in relation to the surface of titanium disks with the help of a drop shape analyzing device (KRUSS), and cell growth was measured by calculating the number of stem cells per cm with the help of a scanning electron microscope (SEM). The data obtained were subjected to statistical analysis with a statistical software program (α=.05).

結果:

接触角の値が最も低かったのはPG（13.52±0.90度）で、最も高かったのはAG（70.54±1.72度）であった。cmあたりの細胞数は、MGで最も多く（2880±99.33）、AGで最も少なかった（760±9.17）。

RESULTS: The lowest contact angle values were found in PG (13.52 ±0.90 degrees) and the highest in AG (70.54 ±1.72 degrees). The highest number of cells per cm (2880 ±99.33) were found for MG, and the lowest number of cells per cm (760 ±9.17) for AG.

結論:

加齢により，チタン表面の親水性と細胞の接着，移動，増殖が低下した。紫外線処理は，CGとAGの両方で親水性，細胞の接着，移動，成長を改善した。FGF2処理により、CG、AG、PGの細胞接着性、移動性、成長性が向上した。

CONCLUSIONS: Aging decreased the hydrophilicity and cell adhesion, migration, and growth on the titanium surface. UV treatment improved the hydrophilicity, cell adhesion, migration, and growth for both CG and AG. FGF2 treatment increased the cell adhesion, migration, and growth for CG, AG, and PG.