3-D titanium biomaterials – influence of nanostructures on biocompatibility

Biomateriały to materiały zastępujące chore tkanki, które łączą się z innymi żywymi tkankami organizmu. Znajdują one coraz szersze zastosowanie, w tym w implantologii i stomatologii. Najpopularniejszymi biomateriałami stosowanymi w tych obszarach są materiały tytanowe. Swoją powszechność zawdzięczają dużej biokompatybilności, odporności na korozję i wysokiej wytrzymałości mechanicznej. W przedstawionych badaniach wykorzystywano materiały tytanowe wykonane metodą druku 3D, a także modyfikowane warstwą dwutlenku tytanu przy pomocy elektrochemicznego utleniania, czyli anodyzacji. Ważną cechą każdego biomateriału jest jego biokompatybilność, która świadczy o tym, że integracja implantu z żywymi komórkami organizmu przebiega w sposób pozytywny. Mówi również o braku toksyczności i nie powstawaniu stanu zapalnego, który może doprowadzić do odrzucenia implantu. Wpływ na biokompatybilność mają cechy materiału takie jak kształt, struktura biomateriału i chemia powierzchni. Przeprowadzone badania opierały się na zbadaniu wpływu nanostrukturalnego TiO2 na kompatybilność. W tym celu przeprowadzono badanie bioaktywności w symulowanym płynie fizjologicznym dla materiałów wyjściowych oraz poddanych procesowi anodyzacji. Wyniki uzyskane przy pomocy obrazowania badanych materiałów techniką SEM wspomaganą analizą EDS wskazują zarówno na biokompatybilność próbek anodyzowanych, jak i ich przewagę w tym aspekcie nad próbkami nieanodyzowanymi. Zbadano także wpływ procesu anodyzacji na hydrofilowość uzyskanych materiałów stosując analizę kąta zwilżania. Przeprowadzono również badania komórkowe, w których oceniono cytotoksyczność badanych materiałów wykorzystując test MTT.Biomaterials are materials that replace diseased tissue and bind with other living tissues of the body. They are increasingly used in various fields, including implantology and dentistry. The most common biomaterials in these areas are titanium materials. Their universality is due to their high biocompatibility, corrosion resistance, and high mechanical strength. In this study, titanium materials produced with the 3D printing method were used and then modified by electrochemical oxidation, anodization, with a titanium dioxide layer. One of the important features of biomaterial is its biocompatibility. This means that the implant is positively integrated into body cells. It also shows the lack of toxicity and no inflammation that can lead to rejection of the implant. Biocompatibility is influenced by material properties such as shape, biomaterial structure, and surface chemistry. The present studies investigated the effects of nanostructures on compatibility. For this purpose, a bioactivity test was performed in a simulated physiological fluid for non-anodized and anodized materials. The results obtained with SEM and EDS methods show the biocompatibility of anodized samples and their advantages over the non-anodized sample. We have also investigated the effects of the anodization process on the wettability of the obtained materials. The cytotoxicity of materials was investigated using the MTT test