Bor ile modifiye edilmiş titanyum implant yüzeylerde bakteriyel adezyonun ve osteoblast aktivitesinin in vitro analizi
In vitro comparison of titanium surface conditioning via boron-compounds and sand-blasting acid-etching
Yazar: MOHAMMED ALZBOUN
Danışman: PROF. DR. AYŞE CANSU BAŞEĞMEZ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Oral İmplantoloji Ana Bilim Dalı / Oral İmplantoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Bakteriyel adezyonlar = Bacterial adhesions ; Bor = Boron ; Dental implantasyon = Dental implantation ; Dental implantlar = Dental implants ; Osteoblastlar = Osteoblasts ; Titanyum = Titanium

Özet:
Bu çalışmanın amacı; bor ile modifiye titanyum (Ti) yüzey işleme yöntemlerinin geleneksel kumlama ve asitleme yöntemleri üzerine olan etkisini karşılaştırmaktır.
Toplam 216 adet olan tornalanmış titanyum (Ti) diskler dört eşit gruba ayrılmıştır. Bunlardan birincisi alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) ile kumlanmış ve hidroklorik / sülfürik asit ile asitlenmiş standart implant yüzeyi (kontrol, SLA); ikincisi alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) ve borik asit (H 3 BO 3 )
ile kumlanmış ardından tetrafluoroborik asit ile asitlenmiş yüzey (test 1, SBF); üçüncüsü alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) ve borik asit (H 3 BO 3 ) ile kumlanmış ardından tetrafluoroborik asit ile asitlenmiş, daha sonra borik asit solüsyonu eklenmiş yüzey (test 2, SBF-B); dördüncüsü ise alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) ile kumlanmış ve tetrafluoroborik asit ile asitlenmiş yüzeydir (test 3, SAF).
Yüzey özelliklerinin ölçümü için konfokal lazer tarama mikroskopisi, stylus profilometrisi, tarama elektron mikroskopisi ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi kullanılmıştır. Porphyromonas gingivalis ve Streptococcus mutans'ın adezyon davranışı ve canlılığı; insan fetal osteoblastik hücrelerinin canlılıkları ve osteokalsin üretimi hücre kültürleri ve lizat analizleri ile ölçülmüştür. Sonuçlar parametrik olmayan testlerle analiz edilmiştir (p <0.05).
Bulgular: Aritmetik ortalama yüksekliği (Sa) 1.6 (SD: 0.6) μm olan tüm örneklerin yüzey alan pürüzlülüklerinin değerlerleri birbirlerine benzer bulunmuştur. SBF-B yüzeyi; SLA, SBF ve SAF yüzeyleri ile karşılaştırıldığında en yüksek CCK-8 (% 187.5, IQR: 37.5; p = 0.0231) ve osteokalsin üretimini (228.9 ng / ml IQR: 14.1; p <0.0001) sağlarken, P.gingivalis ve S.mutans bakterilerinin her ikisi için de en düşük adezyon oranlarını ((sırasıyla (45x102 (IQR: 22.5x102) and (290x103 (IQR: 45.5x103)) (p=0.0002) göstermiştir.
Sonuçlar: In-vitro incelemenin sınırları dahilinde, alüminyum oksit ve borik asit ile kumlanmış, tetrafloroborik asitle asitlenmiş, ardından borik asit solüsyonu eklenmiş Ti yüzeyinin (SBF-B); anlamlı derecede osteoblast yapışmasını arttırdığı ve bakteriyel adezyonu azalttığı sonucuna varılabilir. SBF-B yüzeyi; SLA, SBF ve SAF yüzeylerine kıyasla daha iyi sonuçlar ortaya koymuştur.

Anahtar Kelimeler: Titanyum Yüzey İşlemi, Borik Asit, Tetrafluoroborik Asit, Osteoblast, Bakteri Adezyonu

Abstract:
Objectives: The aim of this study was to compare the effect of a boron-based titanium (Ti) surface treatment method against the conventional sand-blasted & acid-etched Ti implant surfaces.
Material and Methods: A total of 216 machined titanium (Ti) discs were divided into four equal groups and the following surface treatments were applied; Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sand-blasting and hydrochloric/ sulfuric acid (HCl/H 2 SO 4 ) etching (SLA). Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) with boric acid (H 3 BO 3 ) particle sand-blasting and tetrafluoroboric acid (HBF 4 ) etching (SBF). Wetting of the SBF surface by boric acid-solution (SBF-B). Aluminium oxide (Al 2 O 3 ) sand-blasting and tetrafluoroboric acid (HBF 4 ) etching (SAF). Confocal laser scanning microscopy, stylus profilometry, scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy was used for the quantification of the surface characteristics. Adhesion and viability of Porphyromonas gingivalis and Streptococcus mutans and cell adhesion, osteocalcin production and viability of human fetal osteoblastic cells was quantified by cell cultures and lysate analyses. Results were analyzed by non-parametric tests (p<0.05).
Results: Surface area roughness parameters were similar in all specimens with an arithmetical mean height (Sa) of 1.6 (SD: 0.6) μm. SBF-B surface yielded the highest cell viability/proliferation (187.5%, IQR: 37.5; p=0.0231), osteocalcin production (228.9 ng/ml IQR: 14.1; p<0.0001), and also the lowest adhesion rate for both bacteria (45x102 CFU/ml (IQR: 22.5x102)) and (290x103 CFU/ml (IQR: 45.5x103)) for P.gingivalis and S.mutans, respectively; p=0.0002). SLA, SBF and SAF surfaces revealed inferior outcomes as compared to the SBF-B surface.
Conclusion: Within the limits of the in-vitro investigation it can be concluded that, boric acid-wetting of the aluminum-oxide and boric-acid blasted and tetrafluoroboric acid etched Ti surfaces (SBF-B) increase osteoblast adhesion and reduce the bacterial adherence.

Key words: Boron, Boric acid, Tetrafluoroboric acid, Titanium, Osteoblast, Bacteria, Surface characteristics.