Badanie wpływu modyfikacji powierzchni ditlenku tytanu lekami na cytotoksyczność.

Z uwagi na dobrą biokompatybilność i wytrzymałość, tytan i jego stopy stanowią często wykorzystywany materiał do produkcji implantów. Integracji pomiędzy bierną powierzchnią implantu i otaczającą go tkanką kostną mogą sprzyjać stosowane modyfikacje – najpopularniejsze z nich to wytwarzanie warstwy ditlenku tytanu na drodze elektrochemicznego utleniania, którą następnie można modyfikować dalej, np. lekami lub polimerami. Wiadomo również, że interakcja pomiędzy powierzchnią biomateriału a komórkami i bakteriami jest niezwykle istotna. Stąd też celem niniejszej pracy była analiza wpływu modyfikacji powierzchni tytanu lekami na cytotoksyczność, zarówno kontaktową, jak i w stosunku do uwalnianego z nośnika leku. W badaniach wykorzystano nanostrukturalny ditlenek tytanu, który otrzymano w wyniku trójstopniowej anodyzacji przy napięciu 40 V, a następnie modyfikowano ibuprofenem i kompleksem cyklodekstryna-polilaktyd. Po 24-godzinnym uwalnianiu leku wykazano, że niezależnie od sposobu modyfikacji, procent uwolnionego ibuprofenu wynosił niewiele ponad 20%, natomiast wraz ze zmniejszeniem się stężenia leku, zmniejszeniu ulega również cytotoksyczność. Na podstawie badań interakcji kontaktowej stwierdzono negatywny wpływ obu zastosowanych modyfikacji na adhezję i przeżywalność komórek linii MG-63, czego przyczyną może być zarówno zbyt wysokie stężenie leku, jak i wysoka chropowatość powierzchni. Przedstawione wyniki wskazują więc na konieczność kontroli stężenia nakładanego leku i polimeru, zarówno w aspekcie bezpośredniej interakcji z komórkami, jak i w odniesieniu do leku uwalnianego z takich nanostruktur.

Due to high biocompatibility and strength, titanium and its alloys are often used to produce implants. The integration between the passive implant surface and the surrounding bone tissue may be facilitated by the various types of modifications - the most popular solution is electrochemical oxidation which is used to create a layer of titanium dioxide that can be further modified by medicaments or polymers. It is also known that the interaction between the surface of the biomaterial and the cells and bacteria is significant. Therefore, this work aimed to analyze the impact of titanium surface modifications with drugs on cytotoxicity, both in contact and concerning the drug released from the carrier. In the experiment, nanostructured titanium dioxide layers obtained during three-stage anodization at a voltage of 40 V, and then modified with ibuprofen and a cyclodextrin-polylactide complex, were used. After a 24-hour drug release, it was shown that the percentage of released ibuprofen was slightly above 20% regardless the surface modification. Moreover, with the decrease in drug concentration, the cytotoxicity is also reduced. Based on the contact interaction test, a negative effect of both applied modifications on the adhesion and survival of MG-63 cells has been demonstrated, which may be caused by too high concentration of the drug and high surface roughness. The presented results indicate the necessity of controlling the concentration of the applied drug and polymer in terms of direct interaction with cells and in relation to the drug released from such nanostructures.