Effect of a novel thermal treatment on rough titanium implant surfaces- In vitro evaluation

Current trends in modern biomedical research target the development of dental implant surfaces that are more biocompatible, and highly osteoconductive/ osteoinductive to achieve faster osseointegration and stronger bone-to-implant interface, especially under poor local and systemic clinical conditions. Heat treatment has been suggested to alter surface characteristics and result in improved biological response. The objectives of the present in vitro study are to evaluate the impact of a novel heat treatment method of rough titanium implants on cell viability, cell proliferation, and alkaline phosphatase activity. Six groups of grade 4 commercially pure titanium (Ti) discs measuring 6 mm in diameter and 2 mm in thickness were obtained. Surface roughness was evaluated quantitatively and qualitatively using stylus type surface profilometer and scanning electron microscopy. Human osteosarcoma cells (SaOS-2) were seeded on all discs and cell concentration in suspension, count of viable cells and alkaline phosphatase activity (ALP) were evaluated at 3, 5 and 7 days. Multiple t-tests were used to compare the cellular parameters among pairs of groups at p<0.05. Surface roughness was the lowest in the sandblasted groups followed by the sandblasted/ fluoridric acid-treated and finally by the sandblasted/ CNRSacid treated samples. Overall, all groups showed similar levels of cell proliferation, cell count, and ALP activity with only minor non-specific significant differences. The rapid screening of the investigated Titanium surfaces confirmed their biocompatibility and warrant further testing of the proprietary acid and heattreated surfaces SA2T under in vivo conditions.  Resume Les tendances actuelles de la recherche biomedicale moderne ciblent le developpement de surfaces d’implants dentaires plus biocompatibles et hautement osteoconductrices / osteoinductives afin de parvenir a une osteointegration plus rapide et a une interface os-implant plus forte, en particulier dans des conditions cliniques locales et systemiques mediocres. Il a ete suggere que le traitement thermique altere les caracteristiques de la surface et ameliore la reponse biologique. Les objectifs de la presente etude realisee in vitro sont d’evaluer l’impact d’une nouvelle methode de traitement thermique d’implants en titane brut sur la viabilite et la proliferation cellulaire et sur l’activite de la phosphatase alcaline. Six groupes de disques de titane (Ti) de qualite 4, commercialement purs, mesurant 6 mm de diametre et 2 mm d’epaisseur ont ete obtenus. La rugosite de surface a ete evaluee quantitativement et qualitativement en utilisant un profilometre de surface de type stylet et une microscopie electronique a balayage. Des cellules d’osteosarcome humain (SaOS-2) ont ete ensemencees sur tous les disques et la concentration cellulaire en suspension, le nombre de cellules viables et l’activite de la phosphatase alcaline (ALP) ont ete evalues a 3, 5 et 7 jours. Des  tests statistiques ont ete utilises pour comparer les parametres cellulaires parmi des paires de groupes a p <0,05. La rugosite de surface etait la plus faible dans les groupes sables, suivie par les echantillons sables / traites a l’acide fluoridrique et enfin par les echantillons traites par sablage / acides CNRS. Dans l’ensemble, tous les groupes ont presente des niveaux similaires de proliferation cellulaire, de numeration cellulaire et d’activite de la PAL, avec seulement des differences significatives non specifiques mineures. Le criblage rapide des surfaces en titane etudiees a confirme leur biocompatibilite et justifie des tests supplementaires de la surface brevetee SA2T, traitee par acide et thermiquement, dans des conditions in vivo.