Osteoblasts response to anodized commercially pure titanium in vitro

Abstract

In this study, the effect of anodized titanium surfaces on osteoblast-like cells behavior was investigated. Grade 2 commercially pure titanium specimens with 20x10x1 mm in size was anodized in two electrolytes with different compositions: 1) 0.2 M H3PO4 and 2) 0.03 M Ca-GP and 0.15 M CA. In the electrolyte 1, 200v, 300v, and 350v anodized voltages were used; 140v, 200v, 260v, and 300v were adopted in the electrolyte 2. Because of the different anodizing conditions, various oxide layers with different surface properties and chemical compositions were formed. To evaluate biocompatibility of these anodized titanium surfaces, cell culture of osteoblast-like cell line (Saos-2) was carried out. In current study, cytotoxicity test, cell attachment and spreading, cell morphology, cell proliferation and differentiation were estimated. The result of cytotoxicity test showed that anodic oxidation on titanium was not toxic. Cell attachment was enhanced on anodized titanium surfaces after 1 or 2 h cell culture. Marked morphologic difference of osteoblasts on anodized titanium surfaces was observed when compared with that on cp Ti. After 4 days cell culture, higher cell proliferation was shown on most of the anodized surfaces. In summary, the anodic oxidation technique investigated in present study had an effect on early osteoblast behaviour and may improve biocompatibility of titanium.

In dieser Studie wird der Effekt von anodisch oxidierten Titan- Oberflächen auf Osteoblasten untersucht. Proben aus technisch reinem Titan ( Grad 2) mit der Größe 20x10x1 mm wurden in zwei Elektrolyten mit verschiedenen Kompositionen anodisiert: 1) 0,2 M H3PO4, und 2) 0,03 M Ca-GP und 0,15 M CA. In Elektrolyt 1 wurden 200 V, 300 V, und 350 V Anodisierungsspannungen verwendet; in Elektrolyt 2 wurden 140 V, 200 V, 260 V, und 300 V eingesetzt. Aufgrund der unterschiedlichen anodisch oxidierten Bedingungen bei der Anodischen Oxidation wurden Oxidschichten mit verschiedenen Oberflächeneigenschaften und chemischen Bestandteilen gebildet. Um eine Beurteilung der Biokompatibilität dieser anodisch oxidierten Titanoberflächen zu ermöglichen, wurden Zellen einer Osteoblasten Zellinie ( SAOS-2) auf diesen Proben kultiviert. In dieser Studie wurde die Zytotoxizität, die Zellanheftung und Ausbreitung sowie die Zellmorphologie, Zellvermehrung und Differenzierung untersucht. Das Ergebnis des Zytotoxizitätstests zeigte, daß die anodische Oxidation auf Titan nicht toxisch ist. Nach 1 und 2 Stunden Zellkultur wurde auf den anodisch oxidierten Titan Oberflächen eine gesteigerte Zellanheftung nachgewiesen. Morphologische Unterschiede der Osteoblasten auf anodisch oxidierten Titan Oberflächen wurden im Vergleich mit dem technisch reinen Titan beobachtet. Nach 4 Tagen Zellkultur war eine höhere Zellvermehrung auf den meisten anodisch oxidierten Oberflächen nachweisbar. Zusammenfassend zeigte sich, daß die in der vorliegenden Studie untersuchten Techniken zur anodischen Oxidation einen Einfluß auf initiale Zellreaktion von Osteoblasten ausüben und möglicherweise die Biokompatibilität von Titan verbessern können.