Use of calcium phosphate cement scaffolds for bone tissue engineering: in vitro study / A utilizacao do cimento de fosfato de calcio como arcabouco para engenharia de tecido osseo: estudo in vitro

Purpose: To evaluate the ability of macroporous tricalcium phosphate cement (CPC) scaffolds to enable the adhesion, proliferation, and differentiation of mesenchymal stem cells derived from human bone marrow. Methods: Cells from the iliac crest of an adult human donor were processed and cultured on macroporous CPC discs. Paraffin spheres sized between 100 and 250µm were used as porogens. Cells were cultured for 5, 10, and 15 days. Next, we assessed cells' behavior and morphology on the biomaterial by scanning electron microscopy. The expression levels of the BGLA and SSP1 genes and the alkaline phosphatase (ALP) activity were quantified by the quantitative real-time polymerase chain reaction technique (QT-PCR) using the fluorophore SYBR GREEN®. Results: QT-PCR detected the expression of the BGLA and SSP1 genes and the ALP activity in the periods of 10 and 15 days of culture. Thus, we found out that there was cell proliferation and differentiation in osteogenic cells. Conclusion: Macroporous CPC, with pore sized between 100 and 250µm and developed using paraffin spheres, enables adhesion, proliferation, and differentiation of mesenchymal stem cells in osteogenic cells and can be used as a scaffold for bone tissue engineering.(AU)

Objetivo: Avaliar a capacidade de suportes tridimensionais macroporosos de cimento de fosfato de calcio (CFC), de permitir a adesao, proliferacao e diferenciacao de celulas-tronco mesenquimais derivadas da medula ossea humana. Metodos: celulas obtidas da crista iliaca de um doador humano adulto foram processadas e cultivadas sobre suportes de CFC, macroporosos, que tiveram como corpo gerador de poros, microesferas de parafina, com tamanho entre 100 e 250µm. Os periodos de cultura estabelecidos foram de cinco, 10 e 15 dias. Apos estes periodos, o comportamento e a morfologia das celulas junto ao biomaterial foram avaliados por meio de Microscopia Eletronica de Varredura. Os niveis de expressao dos genes BGLA e SSP1 bem como a atividade da Fosfatase Alcalina (ALP) foram quantificados pela tecnica de PCR em Tempo Real (QT-PCR) utilizando o fluoroforo SYBR Green®. Resultados: O QT-PCR detectou a expressao dos genes BGLA e SSP1 e a atividade da fosfatase alcalina nos periodos de 10 e 15 dias de cultura. No periodo de cinco dias, nao foi observada a expressao de nenhum dos genes investigados. Conclusao: O CFC, macroporoso, com tamanho de poros entre 100 e 250µm, criados por meio da utilizacao de microesferas de parafina, permite a adesao, proliferacao e diferenciacao de celulas-tronco mesenquimais em celulas osteogenicas, podendo ser utilizado como arcabouco para engenharia de tecido osseo.(AU)

Effect of titanium surface roughness on human bone marrow cell proliferation and differentiation: an experimental study / Efeito da rugosidade de superfície de discos de titânio sobre a proliferação e diferenciação de células de medula óssea humana: estudo experimental

PURPOSE: To assess the proliferation and differentiation of human bone marrow-derived cells cultured on titanium surfaces with different roughness characteristics. METHODS: Cells obtained from the iliac crest of an adult human donor were routinely processed and cultured on titanium surfaces of varying roughness, according to their preparation method: polishing only (smooth surface) and polishing followed by etching with HF/HNO3 for 15 and 30 minutes (rough surfaces). Surfaces were assessed using scanning electronic microscopy and profilometry. RESULTS: Titanium disks etched with acid for 15 minutes allowed greater cell proliferation in all culture periods. The level of osteopontin and osteocalcin expression was increased in both acid-etched groups, which indicates an advanced stage of differentiation of cells into osteoblasts. CONCLUSIONS: Increased surface roughness accelerates the differentiation of undifferentiated mesenchymal cells into osteogenic lineage cells, but does not necessarily favor cell proliferation. An intermediate surface roughness of 0.5µm (acid etching for 15 minutes) favors both initial and final cell responses.(AU)

OBJETIVO: Avaliar a proliferação e diferenciação de células derivadas da medula óssea humana sobre superfícies de titânio com diferentes rugosidades de superfície. MÉTODOS: Células obtidas da crista ilíaca de um doador humano adulto foram rotineiramente processadas e cultivadas sobre superfícies de titânio preparadas através de polimento apenas, ou polimento seguido de condicionamento com HF/HNO3 por 15 e 30 minutos, para produzir superfícies com rugosidades variadas, conforme determinado por Microscopia Eletrônica de Varredura e perfilometria. RESULTADOS: Discos de titânio condicionados com ácido por 15 minutos permitiram maior proliferação celular em todos os períodos de cultura. O nível de expressão das proteínas osteopontina e osteocalcina estava aumentado em ambos os grupos condicionados com ácido, indicando que as células estavam comprometidas com o fenótipo osteogênico. CONCLUSÕES: O aumento na rugosidade de superfície acelera a diferenciação de células mesenquimais indiferenciadas em células de linhagem osteogênica, mas não necessariamente favorece a proliferação celular. Uma superfície com rugosidade intermediária de 0,5µm (condicionada com ácido por 15 minutos) favorece tanto as respostas celulares iniciais quanto as finais.(AU)