Effect of surface characteristics on cellular adherence and activity

Abstract: Ersättning av förlorade tänder med tandimplantat är numera en vanlig behandlingsmetod med generellt goda resultat. Antalet implantatsystem på den internationella marknaden har ökat kraftigt under senare år. Stora forskningsinsatser har lagts på att utveckla nya modifierade titanmaterial med ytegenskaper som påskyndar integreringen av implantat i benvävnad. Exempel på sådana modifieringar är hög ytråhet och kemiska ytförändringar som förstärker bioaktiva karaktärsdrag hos titan. Vissa modifieringar har visat sig kunna stimulera benceller att bilda benvävnad och därmed skapa bättre förutsättningar för inläkning av implantat. Klinisk forskning pekar på att även mjukvävnad runt tandimplantat, liksom slemhinnan runt naturliga tänder, har avgörande betydelse för skydd mot mikrobiella angrepp. En funktionell mjukvävnadsbarriär anses vara nödvändig för att tandimplantat skall fungera livet ut. Emellertid är kunskapen enbart sporadisk om hur celltyper såsom mjukvävnads- celler och orala bakterier, reagerar när de kommer i kontakt med modifierade titanytor i munhålan.På tandimplantat i den orala miljön, liksom på naturliga tänder, finns salivproteiner (pellikel) och sådana munhålebakterier som har förmåga att kolonisera fasta ytor som titan. Bakterier som fäster till implantat bildar med tiden komplexa bakteriesamhällen som är inbäddade i en matrix, en så kallad biofilm. Under vissa förhållanden kan dessa mikrobiella biofilmer ge upphov till kroniska infektioner. Flera kliniska uppföljningsstudier pekar på att kroniska infektioner i anslutning till tandimplantat är vanligare än man tidigare trott. Sådana infektioner kan vara svåra att behandla och leda till så omfattande benförlust att tandimplantat förloras. Syftet med denna avhandling var att förbättra förståelsen för hur orala streptokocker, fibroblaster och keratinocyter påverkas då de kommer i kontakt med moderna tandimplantat som har modifierade ytstrukturer.Resultaten i denna avhandling visade att titanytor med skrovliga strukturer på mikrometernivå, framtagna för bättre benläkning, främjade även adhesion av orala streptokocker vilket kan tolkas som att biofilmer lättare ackumuleras på sådana ytor. Vidare framkom det att streptokockers vidhäftningsförmåga och metabola aktivitet ökade avsevärt när en naturlig salivfilm fanns på plats på titanytan vilket ytterligare skulle påskynda bilningen av biofilmer på tandimplantat. Karaktärisering av proteinsammansättningen i salivfilmen på titan visade att sekretoriskt IgA, amylas, cystatin och prolactin-inducible protein var de dominerande proteinerna. S. oralis är en bakterie som ofta förekommer i samband med kroniska infektioner runt tandimplantat. Denna bakterie visade sig ha ett adhesin som interagerade speciellt bra med salivproteiner på titan. Detta var första gången som detta adhesin identifierades.Vad gäller adhesion av mjukvävnadsceller som fibroblaster och keratinocyter visade det sig att dessa celler kunde fästa väl till en titanyta som modifierats med hjälp av anodisk oxidering. Vid en karaktärisering av ytan framkom det att den var rik på anataskristaller och hade också nanoporösa strukturer. Orala streptokocker visade sig binda sämre till den anatasrika ytan än till kommersiellt rent titan. Sammantaget förefaller denna ytmodifikation vara en lämplig kandidat för nya implantat då den minskar inbindningen av streptokocker samtidigt som den tillåter fibroblaster och keratinocyter att växa på ytan.Sammanfattningsvis visar resultaten i denna avhandling att ytmodi- fierat titan påverkar såväl adhesion av mjukvävnadsceller som bakterie- celler och deras aktivitet. Studierna visar också att salivpellikeln på implantat spelar en viktig roll för bakteriernas kolonisation och metabolism. Vi föreslår därför att beroende på tillämpningsområde i praktiken, experimentell utvärdering av nya implantatytor ska i så stor sträckning som möjligt innefatta granskning av effekten av ytornas egenskaper på olika vävnadsceller såväl som bakterier i närvaro av vävnadsvätskor.