Objectives: To evaluate the different behavior of 3-dimensional biomaterial scaffolds—Bovine Bone (BB; Bio-Oss) and Hydroxyapatite (HA; ENGIpore)—during initial bone healing and development. Materials and Methods: Human dental papilla stem cells (hDPaSCs) were selected with FACsorter cytofluorimetric analysis, cultured with osteogenic medium, and analyzed with Alizarin red stained after differentiation. The obtained osteoblast-like cells (OCs) were cultured with BB and HA. alkaline phosphatase (ALP), OC, MEPE, and runt-related transcription factor 2 (RUNX2) expression markers were investigated performing Western blot and reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis. After 40 days, samples were analyzed by light and electron microscopy. Results: All the samples showed high in vitro biocompatibility and qualitative differences of OCs adhesion. RT-PCR and Western blot data exhibited similar marker rate, but ALP, OC, MEPE, and RUNX2expression, during initial healing and bone regeneration phase, was higher and faster in human dental papilla onto BB than in HA scaffolds. In biomaterials growth, RUNX2 seems to play an important role as a key regulator in human OCs from dental papilla bone development. Conclusion: Different surface BB scaffold characteristics seem to play a critical role in OCs differentiation showing different time of bone regeneration morphological characteristics as well as higher and faster levels of all observed markers. ----------------------------------- Obiettivi: Valutare il diverso comportamento di biomateriali – osso bovino (BB; Bio- Oss ) e idrossiapatite (HA , ENGIpore ) - durante la fase iniziale e di sviluppo della guarigione ossea . Materiali e metodi: Cellule staminali da papilla umana ( hDPaSCs ) sono stati selezionate con analisi FAC ed analisi citofluorimetrica , dopo essere state coltivate con il mezzo osteogenico , e analizzate con alizarina dopo la differenziazione. Le cellule osteoblastiche ottenute (OC) sono state coltivate con BB e HA . La loro caratterizzazione è stata effettuata mediante fosfatasi alcalina (ALP), OC , MEPE , e RUNX2 Western blot e polmerasi ( RT - PCR) . Dopo 40 giorni , i campioni sono stati analizzati mediante microscopia ottica ed elettronica . Risultati: Tutti i campioni hanno mostrato elevata biocompatibilità in vitro e differenze qualitative adesione delle OC. I dati Western Blot e RT- PCR mostrano andamenti simili , ma nelle fasi iniziali di guarigione e rigenerazione ossea i marker ALP, OC, MEPE e RUNX2 sono stati maggiori e più veloci nella papilla dentale umana su BB rispetto ad HA. Nella crescita su biomateriali il RUNX2 sembra giocare un ruolo importante come regolatore chiave nelle OC sviluppo osseo di cellule derivanti da papilla umana. Conclusioni: Le diverse caratteristiche superficiali di biomateriali ossei sembrano giocare un ruolo critico nella differenziazione di OC mostrando un tempo diverso delle caratteristiche morfologiche di rigenerazione ossea così come maggiori e più veloci di tutti i markers biologici.

A Comparison of Bovine Bone and Hydroxyapatite Scaffolds During Initial Bone Regeneration: An In Vitro Evaluation.

QUARESIMA, RAIMONDO;
2013-01-01

Abstract

Objectives: To evaluate the different behavior of 3-dimensional biomaterial scaffolds—Bovine Bone (BB; Bio-Oss) and Hydroxyapatite (HA; ENGIpore)—during initial bone healing and development. Materials and Methods: Human dental papilla stem cells (hDPaSCs) were selected with FACsorter cytofluorimetric analysis, cultured with osteogenic medium, and analyzed with Alizarin red stained after differentiation. The obtained osteoblast-like cells (OCs) were cultured with BB and HA. alkaline phosphatase (ALP), OC, MEPE, and runt-related transcription factor 2 (RUNX2) expression markers were investigated performing Western blot and reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) analysis. After 40 days, samples were analyzed by light and electron microscopy. Results: All the samples showed high in vitro biocompatibility and qualitative differences of OCs adhesion. RT-PCR and Western blot data exhibited similar marker rate, but ALP, OC, MEPE, and RUNX2expression, during initial healing and bone regeneration phase, was higher and faster in human dental papilla onto BB than in HA scaffolds. In biomaterials growth, RUNX2 seems to play an important role as a key regulator in human OCs from dental papilla bone development. Conclusion: Different surface BB scaffold characteristics seem to play a critical role in OCs differentiation showing different time of bone regeneration morphological characteristics as well as higher and faster levels of all observed markers. ----------------------------------- Obiettivi: Valutare il diverso comportamento di biomateriali – osso bovino (BB; Bio- Oss ) e idrossiapatite (HA , ENGIpore ) - durante la fase iniziale e di sviluppo della guarigione ossea . Materiali e metodi: Cellule staminali da papilla umana ( hDPaSCs ) sono stati selezionate con analisi FAC ed analisi citofluorimetrica , dopo essere state coltivate con il mezzo osteogenico , e analizzate con alizarina dopo la differenziazione. Le cellule osteoblastiche ottenute (OC) sono state coltivate con BB e HA . La loro caratterizzazione è stata effettuata mediante fosfatasi alcalina (ALP), OC , MEPE , e RUNX2 Western blot e polmerasi ( RT - PCR) . Dopo 40 giorni , i campioni sono stati analizzati mediante microscopia ottica ed elettronica . Risultati: Tutti i campioni hanno mostrato elevata biocompatibilità in vitro e differenze qualitative adesione delle OC. I dati Western Blot e RT- PCR mostrano andamenti simili , ma nelle fasi iniziali di guarigione e rigenerazione ossea i marker ALP, OC, MEPE e RUNX2 sono stati maggiori e più veloci nella papilla dentale umana su BB rispetto ad HA. Nella crescita su biomateriali il RUNX2 sembra giocare un ruolo importante come regolatore chiave nelle OC sviluppo osseo di cellule derivanti da papilla umana. Conclusioni: Le diverse caratteristiche superficiali di biomateriali ossei sembrano giocare un ruolo critico nella differenziazione di OC mostrando un tempo diverso delle caratteristiche morfologiche di rigenerazione ossea così come maggiori e più veloci di tutti i markers biologici.
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