Effects of Surface Characteristics on the in vitro Biocompatibility Response of NiTi Shape Memory Alloys

Abstract

Farklı geometrilere ve yüzey özelliklerine sahip üç set Nikel-Titanyum (NiTi) şekil hafızalı alaşımının (ŞHA) biyouyumluluğu, nitel ve nicel in vitro deneylerle incelenmiştir. Deneylerde kullanılan alaşımların bir seti levha, diğer iki seti ise farklı yarıçaplarda silindirik geometriye sahip örneklerdir. Hücre kültürü deneyleri öncesinde yapılan yapısal elektron mikroskobu ve profilometre incelemelerinde örneklerin geometrilerine bağlı olarak farklı yüzey özellikleri gösterdiği saptanmıştır. Yapısal karakterizasyon işlemlerinin devamında yapılan in vitro deneylerde ise, yüzey özelliklerinin şekil, dağılım ve derinliğinin hücre yapışması ve çoğalma davranışları üzerindeki etkileri elektron mikroskobu incelemeleri ve hücre sayımı deneyi ile araştırılmıştır. Sonuçlar örnek geometrisi ve yüzey pürüzlülüğünün ilk hücre yapışması açısından belirleyici faktörler olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bununla birlikte, birbiriyle bağlantılı hücre ağlarının oluşumu açısından, yüzey oluklarının derinliği ve organizasyonunun daha kritik olduğu gözlemlenmiştir. Genel olarak bu çalışma, metalik biyomalzemelerin biyouyumluluğunun; yüzey özelliklerinin manipülasyonu, özellikle de yüzey karakteristiklerinin dağılım ve derinliğinin değiştirilmesi yoluyla geliştirilebileceğini göstermektedir.

A preliminary Investigation of Surface Micro Modification Effects on the Biocompatibility of 316L Stainless Steel

“…Among these parameters, the effect of surface roughness is more commonly investigated in relation with surface energy [8,9]. As opposed to the general understanding that increased surface roughness is expected to also increase cellular attachment due to increased surface energy, recent studies have shown that organization of the topographical features on the surface may more effectively determine cell response [8][9][10][11][12] Moreover, some of the recent studies have started exploring the effect of microstructural properties of metallic materials on their biocompatibility [7,[10][11][12]. Commonly, effects of microstructural mechanisms on the material properties of metallic materials are usually explored with a focus on mechanical properties and deformation behavior.…”

“…Commonly, effects of microstructural mechanisms on the material properties of metallic materials are usually explored with a focus on mechanical properties and deformation behavior. However, recent studies have shown that, microstructural properties of metallic materials can also be critical for determining their biocompatibility at different levels [7,[10][11][12]. For instance, ex situ biocompatibility was observed to be influenced by the presence of dislocations through localization of oxide particles around dislocation networks, which may affect ion release [7].…”

“…For instance, ex situ biocompatibility was observed to be influenced by the presence of dislocations through localization of oxide particles around dislocation networks, which may affect ion release [7]. Surface topography and surface energy were also shown to be affected by microstructure at the micro and nanoscale, which in turn influenced cell attachment and proliferation behavior [10][11][12].…”

Mikrodeformasyon ile Yüzey Özellikleri Değiştirilen 316L Paslanmaz Çeliğin Sentetik Vücut Sıvısı ile Etkileşimi

“…Metalik malzemelerin özelliklerinin belirlenmesinde en önemli faktörlerden biri mikroyapıdır [2,11,12]. Metallerin başta deformasyon davranışı ve mekanik özellikleri olmak üzere, yüzey özellikleri ve buna bağlı olarak biyouyumluluğu da dislokasyonlar, ikizlenmeler, tane sınırları, gibi metalin mikroyapısal unsurları ile yakından ilişkilidir [11][12][13][14][15][16][17][18].…”

“…Geliş: 21/03/2020, Düzeltme: 08/10/2020, Kabul: 22/10/2020 Biyomalzemelerin biyouyumluluklarının yüzey özellikleri ile ilişkisi konusunda literatürde birçok çalışma bulunmaktadır [13][14][15][16][17][18]. Özellikle metalik biyomalzemelerin yüzey özelliklerinin biyouyumluluklarına etkisi ile ilgili daha önce yürütülen çalışmalara bakıldığında, yüzey pürüzlülüğünün yüzey enerjisine etki ederek hücrelerin tutunma davranışı açısından belirleyici olduğu, ayrıca topografik özelliklerin hücrelerin büyüme ve yayılma davranışını yakından etkilediğine dair sonuçlar elde edildiği görülmektedir [13][14][15][16]. Yüzey özelliklerinin korozyon direnci ve oksit tabakası oluşumuna etkisi de çeşitli çalışmalarda ele alınmıştır [8,10,19].…”