Modularea comportamentului macrofagelor de catre nanotuburi de ...

Modularea comportamentului
macrofagelor de catre
nanotuburi de TiO2
Patricia Neacșu, Iulia Sebestyen, Valentina Mitran, Raluca Ion,
Anișoara Cîmpean
Masterand:
Patricia Neacsu
Conducator:
Conf. Dr. Anișoara Cîmpean

Principalii mediatori ai răspunsului inflamator: macrofagele
Mediază etapele inițiale ale procesului de regenerare tisulară;
În funcție de stimul pot răspunde diferit;
Plasticitate crescută tintă interesantă în procesul de imunomodulare.

Motivație și scop
Biomateriale modificare cu molecule sau matrici: configurarea suprafeței cu
nanotuburi de TiO2;
Avantaje reglarea răspunsului celular prin interacții la nivel nano cu
biomoleculele ECM și cu receptorii de suprafață
Studii in vitro nanotopografia - rol imporant în:
- stimularea proliferării și diferențierii celulare;
- favorizează integrarea tisulară a implantului;
Puține studii privind răspunsul macrofagelor/ inflamația datorate nanotopografiei
Scopul studiului
Evidențierea comportamentului in vitro al macrofagelor pe suprafețe de
titan acoperite cu nanotuburi de TiO 2 (Ti/TiO 2) comparativ cu titanul
comercial (cpTi) ce prezintă suprafață netedă

Suprafața nanostructurată studiată a fost obținută prin anodizare
electrochimică în electrolit Glycerol:Apă 60:40vol%+0.5wt% NH4F
(potențial 20V, timp de anodizare: 2h, temperatura camerei)
Nanotuburile obținute au d~75nm, L~0.9μm
a) b)
Micrografie SEM a suprafeteței Ti/TiO2
a) imagine de sus; b) în secțiune transversală)
Universitatea Politehnică din București Prof. Ioana Demetrescu
Drd. Anca Mazare
Universitatea Erlangen-Nuremberg Prof. Patrik Schmuki

Materiale și metode
Modelul celular : macrofage murine RAW 264.7
- cultivate pe cele 2 suprafețe testate: titan comercial pur (cpTi)
titan acoperit cu nanotuburi de TiO2 (Ti/TiO2)
- crescute în condiții standard, până la 72h +/- lipopolizaharid-control pozitiv
1. Morfologia și distribuția celulelor: prin microscopie de fluorescență
- evidențierea actinei
- evidențierea kinazei adeziunilor focale (FAK)
2. Viabilitatea si proliferarea celulară:
- realizarea testului MTT
- marcarea fluorescentă a celulelor cu kitul LIVE/DEAD
3. Evaluarea mediatorilor inflamatori (IL-6, IL-1b, MCP-1):
- studii ELISA

Rezulate și discuții
1. Morfologia și distribuția macrofagelor
a) evidențierea actinei
b) evidențierea kinazei adeziunilor
focale (FAK)
implicată in formarea adeziunilor
focale;
mai bine exprimată pe Ti;
favorizează elongarea și
migrarea celulară
morfologie mixtă evidentă pe Ti
densitate celulară mare pe
Ti/TiO2;
activare a macrofagelor: mai
redusă pe Ti/TiO2

2. Viabilitatea/proliferarea celulară
a) Testul MTT
MF menținute în cultură
până la 72h;
proliferare semnificativ
crescută pe Ti/TiO2;
LPS inhibă creșterea
celulară
b) Marcarea fluorescentă celulelor vii (verde)
și moarte (rosu) cu kitul Live/Dead
DO 550nm
0.75
0.50
0.25
0.00
MTT
titan24h
nanot24h
titanLPS24h
nanotLPS24h
titan72h
nanot72h
titanLPS72h
nanotLPS72h
populație celulară mai
abundentă pe Ti/TiO2;
viabilitate mai bună pe
Ti/TiO2;
densitate celulară
redusă în urma
tratamentului cu LPS

3. Evaluarea citokinelor pro-inflamatorii: IL-6, IL-1b și MCP-1
IL-6 și IL-1β: expresie mai slabă pe
Ti/TiO2 atât la 24h cât și la 48h; nu s-au
detectat în probele nestimulate
MCP-1: la 24h nu se observă diferențe,
însă la 48h s-a exprimat mai puțin pe
Ti/TiO2 atât în probele stimulate cât și în
cele nestimulate

CONCLUZII
Ambele suprafete studiate au susținut viabilitatea celulară și au
favorizat proliferarea însă Ti/TiO2 a demonstrat performanțe biologice
superioare;
Testele ELISA au evidențiat că Ti/TiO2 generează un răspuns inflamator
slab;
Nanotuburile de TiO2 modulează fenotipul și activtatea macrofagelor
favorizând adeziunea și proliferarea celulară, pe de o parte, și reducând
răspunsul inflamator, pe de altă parte – factori esențiali în procesul de
integrare tisulară a implantului;
Rezultatele obținute evidentiază rolul nanotopografiei în modularea
răspunsului inflamator și demonstrează că modificarea suprafeței
biomaterialelor poate fi utilizată pentru a controla eventualul proces
inflamator provocat de implanturile medicale;
Studiile necesită a fi completate cu analiza factorilor implicați în
procesul anti-inflamator

Vă mulțumesc pentru atenția
acordată!
Aceste cercetari au fost susținute financiar din
fondurile proiectului PNII-ID-PCE188/2011