Αξιολόγηση επιφανειών τιτανίου με διαφορετικές συγκεντρώσεις νανοσωματιδίων αργύρου, σε σχέση με τον ρυθμό πολλαπλασιασμού οστεοβλαστικών κυτταρικών σειρών και την αντιβακτηριακή τους δράση
Creators: name: Κιρμανίδου, Υβόνη Θεόφιλου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Νανοτεχνολογία, νανοσωματίδια αργύρου, απελευθέρωση αργύρου,
Αντιβακτηριακή δράση
Κυτταροτοξικότητα νανοσωματιδίων αργύρου
Silver nanoparticles, nanotechnology, silver-doped titanium surface, silver release, electrochemical deposition
Cytotoxicity of silver nanoparticles,
Antibacterial effect of silver nanoparticles

description: Σκοπός: Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της επίδρασης της ηλεκτροχημικής εναπόθεσης ΝανοΣωματιδίων Αργύρου (ΝΣΑ) δύο κατανομών μεγεθών (5 nm, 30 nm) σε τρεις διαφορετικές συγκεντρώσεις (100 ppm, 200 ppm, 300 ppm) στο ρυθμό πολλαπλασιασμού οστεοβλαστικών κυττάρων SaoS-2, όταν αυτά καλλιεργούνται σε άμεση επαφή με επιφάνειες τιτανίου, καθώς και στην αντιβακτηριακή τους δράση στο περιοπαθογόνο βακτήριο P.intermedia. Μεθοδολογία: Πραγματοποιήθηκε ηλεκτροχημική εναπόθεση ΝΣΑ κατανομής μεγεθών 5 και 30 nm από κολλοειδή διαλύματα (100, 200 και 300 ppm σε κυλινδρικά δοκίμια Ti6Al4V. Η απελευθέρωση αργύρου από τα δοκίμια στο θρεπτικό μέσο ελέγχθηκε με Φασματοσκοπία Ατομικής Απορρόφησης μετά από 24, 48 και 72 ώρες επώασης. Οστεοβλαστικά κύτταρα από τη μόνιμη κυτταρική σειρά SaoS-2 (ATCC®ΗΤΒ-85) καλλιεργήθηκαν στις επιφάνειες των δοκιμίων για 24, 28 και 72 ώρες και εξετάστηκαν οι μεταβολές στον ρυθμό πολλαπλασιασμού των κυττάρων με τη δοκιμασία πρόσληψης βρωμο-δεσοξυ-ουριδίνης (Bromo-deoxy-uridine-BrdU), καθώς και τα μορφολογικά τους χαρακτηριστικά με Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης-ΗΜΣ(Scanning Electron Microscopy- SEM). Τέλος, διερευνήθηκε η μείωση της δυνατότητας σχηματισμού αποικιών (Colony Forming Units-CFUs) του περιοπαθογόνου βακτηρίου P.intermedia μετά από 24 ώρες άμεσης επαφής με την επιφάνεια των δοκιμίων. Αποτελέσματα: Στην αξιολόγηση με ΗΜΣ διαπιστώθηκε η ύπαρξη μεγάλου αριθμού προσκολλημένων κυττάρων στις επιφάνειες των δοκιμίων όλων των κατηγοριών μεγέθους και συγκέντρωσης ΝΣΑ και στις τρεις χρονικές στιγμές ελέγχου. Στις 48 ώρες παρατηρήθηκε μείωση του ρυθμού πολλαπλασιασμού στις πειραματικές ομάδες 5 nm (200, 300 ppm) και 30 nm (200, 300 ppm), αντίστοιχα 5 nm (86,9 %, 57,5 %[p&lt;0,05]) και 30 nm (88,4 %, 73,9 %[p&lt;0,05]) σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου (p&lt; 0,01). Στις ομάδες 5 nm / 100 ppm και 30 nm /100 ppm δεν παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική μείωση (101,9 % και 103,1 %, αντίστοιχα). Η πτώση του ρυθμού πολλαπλασιασμού ήταν προσωρινή για τις ομάδες 5 nm (100, 200 300 ppm), στις οποίες ο ρυθμός πολλαπλασιασμού των κυττάρων ανατάχθηκε στις 72 ώρες σε επίπεδα μη στατιστικά σημαντικά από την ομάδα ελέγχου (82,3 %, 105,5 %, 106,8 %). Αντίθετα, στην ίδια χρονική στιγμή ελέγχου, στις ομάδες των 30 nm (100, 200, 300 ppm), τα ποσοστά του ρυθμού πολλαπλασιασμού των κυττάρων παρέμειναν χαμηλά σε σχέση με την ομάδα ελέγχου (81,8 %, 82 %, 74,1 %) (p&lt;0,05). Κατά τη δοκιμασία αντιβακτηριακής δράσης διαπιστώθηκε δοσοεξαρτώμενη μείωση της βιωσιμότητας των βακτηριακών κυττάρων έως και 29,5 ± 4,2 % (p&lt; 0,01) στα δοκίμια 5 nm /300 ppm και 26,1 ± 10,7 % (p&lt; 0,01) στα δοκίμια 30 nm/300 ppm σε σχέση με το μάρτυρα (δοκίμια Ti6Al4V χωρίς ΝΣΑ), χωρίς στατιστικά σημαντικές διαφορές ανάμεσα στις ομάδες με τα διαφορετικά μεγέθη ΝΣΑ. Συμπεράσματα: Οι πειραματικές επιφάνειες Ti6Al4V με επίστρωση ΝΣΑ παρουσίασαν δοσοεξαρτώμενη απελευθέρωση ιόντων αργύρου που οδήγησε σε σημαντική αντιβακτηριακή δράση στο περιοπαθογόνο βακτήριο P. intermedia, χωρίς ταυτόχρονη πρόκληση κυτταροτοξικότητας σε οστεοβλαστικά κύτταρα σε άμεση επαφή με τις επιφάνειες τιτανίου. Επιπλέον, δεν επηρεάστηκε η κυτταρική προσκόλληση και μορφολογία, ενώ η ήπια αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού ανατάχθηκε πλήρως στις ομάδες των 5 nm. Οι επιφάνειες τιτανίου με ΝΣΑ είναι ένα πολλά υποσχόμενο μέσον αντιμετώπισης της περιεμφυτευματικής επιμόλυνσης, στην οποία οφείλεται ένα μεγάλο ποσοστό των αποτυχιών των οδοντικών και γναθοπροσωπικών εμφυτευμάτων.
description: Aim: The aim of this study is the development of nanosilver-doped Ti6Al4V surfaces of two silver nanoparticle (AgNPs) size distributions (means: 5nm and 30 nm) at three different concentrations (100, 200 and 300 ppm) and the in vitro investigation of their antibacterial effect in the periopathogen P. intermedia as well as their cytotoxicity in osteoblast cell-lines. Materials and methods: Silver nanoparticles of different size distributions (means: 5 nm and 30 nm) were incorporated on Ti-6Al-4V substrates via electrochemical deposition in three different concentrations (100, 200, 300 ppm). The presence of silver was confirmed by scanning electron microscopy and X-ray microanalysis (SEM/EDX). The release of silver from the surfaces to cell culture media was assessed by Atomic Adsorption Spectroscopy (AAS) at 24, 48 and 72h. 5-Bromo-2'-deoxyuridine cell proliferation assay (BRDU) was conducted in three time-points (24, 48, 72h) to assess the proliferation rates of human osteosarcoma cell–lines (SaoS-2), cultured on the AgNPs-doped surfaces. Cell attachment was confirmed by SEM. The antibacterial effect of the surfaces was examined to the Gram- periopathogen P. intermedia after 24h of direct contact. Results: A continuous time and concentration-dependent release of silver was detected in cell culture medium (30 nm/ 300 ppm &gt; 5 nm/ 300 ppm &gt; 30 nm/ 200 ppm &gt; 5 nm/ 200 ppm &gt; 30 nm/ 100 ppm &gt; 5 nm/ 100 ppm). At 48h there was a concentration-dependent decrease in cell proliferation compared to control, especially in the groups 30 nm/ 300 ppm (73.9 %) and 5 nm/ 300 ppm (57.55 %), but also in the 30 nm/ 200 ppm (86.9 %) and 5 nm/ 200 ppm (86.9 %)(p&gt;0.05). In the rest of the groups (5 nm/ 100 ppm and 30 nm/ 100 ppm), cell proliferation remained stable. At 72h there was a recovery in cell proliferation for the test groups of 5 nm/ 200 ppm (105.5 %) and 5 nm/ 300 ppm (106.8 %), while this phenomenon was not present for the test groups of 30 nm/ 200 ppm (82 %) and 30 nm/ 300 ppm (74.1 %), (p&lt;0.05). The reduction of colony forming units of P. intermedia, up to 29.5 %, was concentration-dependent. (5 nm /300 ppm &gt; 30 nm/ 300 ppm &gt; 5 nm/ 200 ppm &gt; 30 nm/ 200 ppm &gt; 30 nm/ 100 ppm &gt;5 nm/ 100 ppm), (p&lt;0.05). The differences between groups with different AgNPs size distributions were not statically significant. Conclusions: The results of this study indicate that there is a therapeutic window of silver concentrations, related to cytotoxicity between bacteria and eukaryotic cells. AgNPs incorporated on Ti6Al4V surfaces are promising and biocompatible biomaterials, which could be utilized for the prevention of implant-associated infections.