Effect of cpTi surface roughness on human bone marrow cell attachment, proliferation, and differentiation

There is general agreement that rough surfaces improve both biologic and biomechanical responses to titanium (Ti) implants. The aim of this investigation was to study the effect of Ti surface roughness on the response of human bone marrow cell culture evaluating: cell attachment, cell proliferation, total protein content, alkaline phosphatase (ALP) activity, and bone-like nodule formation. Cells were cultured on commercially pure titanium (cpTi) discs with four different average roughnesses (Ra). For attachment evaluation, cells were cultured for 4 h. After 21 days, cell proliferation, total protein content, and ALP activity were evaluated. For bone-like nodule formation, cells were cultured for 28 days. Data were compared by ANOVA and Duncan's multiple range test. Cell attachment was not affected by surface roughness. For cells cultured on Ti with Ra ranging from 0.80 µm to 1.90 µm, proliferation was reduced while total protein content, and ALP activity were increased. There was a non-statistically significant increase of bone-like nodule formation on a surface with Ra near 0.80 µm. These results suggest that for Ti an Ra ranging from 0.80 µm to 1.90 µm would optimize both intermediary and final cellular responses but not affect the initial response, and a smoother surface would not favor any evaluated response.Sabe-se que superfícies rugosas melhoram as respostas biológica e biomecânica dos implantes de titânio (Ti). O objetivo desse estudo foi investigar o efeito da rugosidade de superfície do Ti sobre a resposta de células de medula óssea humana, avaliando: adesão e proliferação celulares, síntese de proteína total, atividade de fosfatase alcalina (ALP), e a formação de nódulos de matriz mineralizada. Células foram cultivadas sobre discos de titânio comercialmente puro (cpTi) com quatro diferentes rugosidades de superfície (Ra). A adesão foi avaliada após 4 horas. Após 21 dias, a proliferação, a quantidade de proteína total e a atividade de ALP foram avaliadas. A formação de nódulos de matriz mineralizada foi avaliada após 28 dias em cultura. Os dados foram comparados por ANOVA e teste de Duncan. A adesão não foi afetada pela Ra. Para as células cultivadas sobre Ti com Ra variando entre 0,80 µm e 1,90 µm a proliferação foi reduzida enquanto o conteúdo de proteína total e atividade de ALP foram aumentadas. Houve um aumento estatisticamente não-significante na formação de nódulos de matriz mineralizada sobre superfícies com Ra próxima de 0,80 µm. Esses resultados sugerem que, para o Ti, uma Ra variando entre 0,80 µm e 1,90 µm otimizaria respostas celulares intermediárias e finais, mas não afetaria respostas iniciais, e superfíces lisas não favoreceria nenhuma das respostas avaliadas