Diferenciação osteogênica e macrofágica in vitro sobre nanotopografia de titânio funcionalizada com polifenóis de extrato de bagaço de uva

A funcionalização de superfícies nanoestruturadas de implantes metálicos com moléculas orgânicas vem se destacando como estratégia importante para o controle de eventos biológicos que ocorrem na região interfacial durante o reparo ósseo. O objetivo do presente estudo foi avaliar, in vitro, aspectos chaves da interação de células das linhagens osteoblástica e macrofágica com superfície de liga de titânio com nanotopografia rica em grupos hidroxila (Ti Nano), funcionalizada com polifenóis de extrato de bagaço de uva na concentração de 5 mg/mL (PPHE). Cultura de células pré-osteoblásticas MC3T3-E1 foram avaliadas em relação a morfologia e viabilidade celulares, atividade in situ da enzima fosfatase alcalina e detecção de acúmulos de cálcio/formação de matriz mineralizada, enquanto que a de células macrofágicas RAW 264.7, avaliadas em relação a morfologia e viabilidade celulares e expressão de marcadores macrofágicos por Real Time PCR. A nanotopografia de Ti6Al4V foi obtida por meio de processo patenteado que inclui condicionamento químico de solução de ácido fluorídrico e oxidação controlada com peróxido de hidrogênio. Os resultados mostraram que sobre Ti Nano+PPHE, células MC3T3-E1 exibem tendência a menor espraiamento celular e maior viabilidade em períodos iniciais da cultura - 3 e 7 dias -, com potencial osteogênico expressivo e crescente de 14 a 18 dias, estatisticamente semelhante ao de culturas sobre Ti Nano em 18 dias. Culturas RAW 264.7 exibem células aderidas e espraiadas sobre Ti Nano e Ti Nano+PPHE em 3 dias, com aspectos semelhantes entre si de variabilidade morfológica e de viabilidade celular, e com maior expressão de iNOS, Arg1, TNF-α e GMCSF sobre Ti Nano+PPHE em 5 dias. Em conclusão, a funcionalização de PPHE sobre nanotopografia de Ti exerce efeitos biológicos sobre células osteoblásticas e macrofágicas in vitro potencialmente moduladores do processo de reparo ósseo na interface com implantes metálicos osseointegráveis. The functionalization of nanostructured surfaces of metallic implants with organic molecules has been highlighted as an important strategy for the control of biological events that occur in the interfacial region during bone repair. The aim of the present study was to evaluate, in vitro, key aspects of the interaction of osteoblastic and macrophagic cells with a nanostructured titanium alloy surface rich in hydroxyl groups (Ti Nano), functionalized with polyphenols from grape pomace extract at the concentration of 5 mg/mL (PPHE). Pre-osteoblastic MC3T3-E1 cells were evaluated in terms of cell morphology and cell viability, in situ alkaline phosphatase activity and mineralized matrix formation, whereas the macrophagic RAW 264.7 cell line were evaluated in terms of cell morphology and cell viability, and expression of macrophage markers by Real Time PCR. The Ti6Al4V nanotopography was obtained by means of a patented process consisting of chemical etching with hydrofluoric acid solution and controlled oxidation with hydrogen peroxide. The results showed that on Ti Nano+PPHE, MC3T3-E1 cells show a tendency towards reduced cell spreading and significantly higher cell viability at days 3 and 7 of culture, with increasing osteogenic potential from 14 to 18 days of culture, similarly to that of cultures on Ti Nano at day 18 of culture. RAW 264.7 cells attached and spread on Ti Nano and Ti Nano+PPHE, exhibiting similar aspects of morphological variability and unaltered cell viability at day 3 of culture, and higher mRNA expression of iNOS, Arg1, TNF-α and GMCSF on Ti Nano+PPHE at day 5 of culture. In conclusion, the functionalization of PPHE on Ti Nano exerts biological effects on both osteoblastic and macrophagic cells in vitro that potentially modulate the bone repair process at the interface with osseointegrated metallic implants.