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Cytocompatibility of Titanium Microsphere-Based Surfaces
ACS Biomaterials Science & Engineering ( IF 5.4 ) Pub Date : 2017-10-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsbiomaterials.7b00551 Xiaoxiao Huang 1 , Lijun Shan 2 , Kui Cheng 1 , Wenjian Weng 1
ACS Biomaterials Science & Engineering ( IF 5.4 ) Pub Date : 2017-10-16 00:00:00 , DOI: 10.1021/acsbiomaterials.7b00551 Xiaoxiao Huang 1 , Lijun Shan 2 , Kui Cheng 1 , Wenjian Weng 1
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The topography at the micro/nanoscale level for biomaterial surfaces has been thought to play vital roles in their interactions with cells. However, discovering the interdisciplinary mechanisms underlying how cells respond to micro-nanostructured topography features still remains a challenge. In this work, ∼37 μm 3D printing used titanium microspheres and their further hierarchical micro-nanostructured spheres through hydrothermal treatment were adopted to construct typical model surface topographies to study the preosteoblastic cell responses (adhesion, proliferation, and differentiation). We here demonstrated that not only the hierarchical micro-nanostructured surface topography but also their distribution density played critical role on cell cytocompatibility. The microstructured topography feature surface with middle-density distributed titanium microspheres showed significantly enhanced cell responses, which might be attributed to the better cellular interaction due to the cell aggregates. However, the hierarchical micro-nanostructured topography surface, regardless of the distribution density of titanium microspheres, improved the cell–surface interactions because of the enhanced initial protein adsorption, thereby reducing the cell aggregates and consequently their responses. This work, therefore, provides new insights into the fundamental understanding of cell–material interactions and will have a profound impact on further designing micro-nanostructured topography surfaces to control cell responses.
中文翻译：
钛微球基表面的细胞相容性
生物材料表面的微米/纳米级地形被认为在它们与细胞的相互作用中起着至关重要的作用。然而，发现细胞如何响应微纳米结构形貌特征的跨学科机制仍然是一个挑战。在这项工作中，约37μm的3D打印使用了钛微球，并通过水热处理将它们进一步分层形成了微纳米结构球，以构建典型的模型表面形貌，以研究成骨细胞的细胞反应（粘附，增殖和分化）。我们在这里证明，不仅分层的微纳米结构表面形貌，而且它们的分布密度对细胞的细胞相容性都起着至关重要的作用。具有中等密度分布的钛微球的微结构形貌特征表面显示出明显增强的细胞反应，这可能归因于由于细胞聚集而产生的更好的细胞相互作用。但是，无论钛微球的分布密度如何，分层的微纳米结构形貌表面都可以改善细胞表面的相互作用，因为初始蛋白质的吸附增强了，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。这可能归因于细胞聚集带来的更好的细胞相互作用。但是，无论钛微球的分布密度如何，分层的微纳米结构形貌表面都可以改善细胞表面的相互作用，因为初始蛋白质的吸附增强了，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。这可能归因于细胞聚集带来的更好的细胞相互作用。但是，无论钛微球的分布密度如何，分层的微纳米结构形貌表面都可以改善细胞表面的相互作用，因为初始蛋白质的吸附增强了，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。由于增强的初始蛋白质吸附，改善了细胞表面的相互作用，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。由于增强的初始蛋白质吸附，改善了细胞表面的相互作用，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。
更新日期：2017-10-17
中文翻译：
钛微球基表面的细胞相容性
生物材料表面的微米/纳米级地形被认为在它们与细胞的相互作用中起着至关重要的作用。然而，发现细胞如何响应微纳米结构形貌特征的跨学科机制仍然是一个挑战。在这项工作中，约37μm的3D打印使用了钛微球，并通过水热处理将它们进一步分层形成了微纳米结构球，以构建典型的模型表面形貌，以研究成骨细胞的细胞反应（粘附，增殖和分化）。我们在这里证明，不仅分层的微纳米结构表面形貌，而且它们的分布密度对细胞的细胞相容性都起着至关重要的作用。具有中等密度分布的钛微球的微结构形貌特征表面显示出明显增强的细胞反应，这可能归因于由于细胞聚集而产生的更好的细胞相互作用。但是，无论钛微球的分布密度如何，分层的微纳米结构形貌表面都可以改善细胞表面的相互作用，因为初始蛋白质的吸附增强了，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。这可能归因于细胞聚集带来的更好的细胞相互作用。但是，无论钛微球的分布密度如何，分层的微纳米结构形貌表面都可以改善细胞表面的相互作用，因为初始蛋白质的吸附增强了，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。这可能归因于细胞聚集带来的更好的细胞相互作用。但是，无论钛微球的分布密度如何，分层的微纳米结构形貌表面都可以改善细胞表面的相互作用，因为初始蛋白质的吸附增强了，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。由于增强的初始蛋白质吸附，改善了细胞表面的相互作用，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。由于增强的初始蛋白质吸附，改善了细胞表面的相互作用，从而减少了细胞聚集体，从而减少了它们的反应。因此，这项工作为细胞-材料相互作用的基本理解提供了新的见解，并将对进一步设计微纳米结构形貌表面以控制细胞反应产生深远的影响。
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