Red blood cell and platelet interactions with titanium implant surfaces


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Abstract

The influence of the micro-roughened surface, produced by dual acid-etching (DAE) of machined commercially pure titanium, on initial blood cell/implant interactions was investigated by observing the blood components remaining at the implant surface following freeze-fracture of clotted, and fixed, human blood. Glass surfaces were also used for immunolabelling studies to identify fibrin and platelets. The interface comprised predominantly fibrin and red blood cells (RBCs). The difference in distribution of RBCs was statistically significant (P<0.05) at 10 min of blood/implant contact, but diminished thereafter. Micro-roughened DAE implant surfaces showed, qualitatively, more platelets than machined surfaces, while the textured glass surfaces demonstrated increased platelet aggregation. We believe that these early blood cell/implant interactions may play a key role in the osteoconduction stage of peri-implant bone healing response to micro-roughened implants.RésuméL'influence de la surface micro-rugueuse produite par un double mordançage à l'acide (DAE) de titane commercialement pur usiné sur les interactions initiales implants-cellules sanguines a été analysée en observant les composants sanguins restant à la surface de l'implant suite à l'étude de la fracture du sang humain coagulé, fixé puis congelé. Des surfaces en verre ont été également utilisées pour les études de marquage immunitaire afin d'identifier la fibrine et les plaquettes. L'interface comprenait essentiellement de la fibrine et des globules rouges (RBC). La différence dans la répartition des RBC était statistiquement significative (P<0.05) après dix minutes de contact implant/os, mais diminuait par la suite. Les surfaces implantaires DAE micro-rugueuses présentaient qualitativement davantage de plaquettes que les surfaces usinées, tandis que les surfaces en verre possédaient davantage d'agrégation plaquettaire. Cette interaction précoce entre l'implant et les cellules sanguines pourrait jouer un rôle clef dans le stade d'ostéoconduction de la réponse de guérison osseuse paroïmplantaire aux implants avec surface micro-rugueuse.ZusammenfassungDer Einfluss der mikro-aufgerauhten Oberfläche, entstanden durch doppeltes Säure-Aetzen (DEA) von maschinell bearbeitetem reinem Titan, auf die initialen Zell-Implantat-Interaktionen wurde untersucht, indem man die nach dem Tiefgefrieren von geronnenem, fixiertem menschlichen Blut verbliebenen Blutkomponenten auf der Implantatoberfläche auswertete. Des weiteren wurden auch Glasoberflächen für Immun-Markie-rungs-Studien zu Identifikation von Fibrin und Plättchen verwendet. Die Berührungsfläche wies vornehmlich Fibrin und rote Blutkörperchen (RBC) auf. Es bestand ein statistisch signifikanter (P>0.05) Unterschied in der Verteilung der RBCs nach 10 Minuten Blut-Implantat-Kontakt, welcher in Laufe der Zeit verschwand. Mikro-rauhe DAE-Implantate zeigten qualitativ mehr Plättchen als maschinell bearbeitete Oberflächen, während die strukturierten Glassoberflächen zunehmende Plättche-naggregation zeigten. Wir glauben, dass diese frühen Blutzell-Implantat-Interaktionen eine Schlüsselrolle während des Stadiums der Osteokonduktion bei peri-implantären Knochenreaktionen auf mikro-rauhe Implantatoberflächen während der Heilung spielen.ResumenSe investigó la influencia de la superficie micro-rugosa, producida por gravado ácido dual (DAE) de titanio comercialmente puro pulido, en las interacciones iniciales células sanguíneas/implantes por medio de la observación de los componentes sanguíneos remanentes en la superficie del implante tras la fractura congelada de sangre humana coagulada y fijada. También se usaron superficies de cristal para estudios de inmunomarcado para identificar fibrina y plaquetas. La interfase abarcó predominantemente fibrina y células rojas sangíneas (RBCs). La diferencia en la distribución de RBCs fue estadísticamente significativa (P<0.05) a los 10 minutos de contacto sangre/implante, pero después disminuyó. Las superficies de los implantes microrugosas DAE mostraron, cualitativamente, más plaquetas que las superficies pulidas, mientras que las superficies de textura cristalina demostraron una agregación plaquetaria incrementada. Creemos que estas interacciones tempranas entre células sanguíneas e implantes, pueden jugar un papel importante en las fases de osteoconducción de la respuesta de cicatrización ósea periimplantaria en implantes micro-rugosos.FIGURE

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