Long term stability assessment of antibacterial treatment on titanium

Endosseous dental implants success depends on its osseointegrative properties, providing a fast treatment and a long-term stabilization. For this, many surface treatments have been developed. Nevertheless, the dental implants are subject to a possible infection, usually caused by those micro-organisms implicated in periodontal diseases. These infections are difficult to treat and often imply the implant removal. Therefore, besides having osseointegrative properties, the surface should present antibacterial properties. Anodic spark deposition (ASD) is a recent method to provide improved titanium biocompatibility. The incorporation of gallium (Ga) during the surface treatment as a releasing antibacterial agent have been promising, but its finite content in the coating leads to the necessity of an ageing evaluation. This work analyses the permanence of Ga after mid- to long-term ageing in water, phosphate-buffered solution and a saline solution containing lactic acid, and its antibacterial effects. For this ICP-OES analysis of Ga content in ASD aged coatings, and in vitro microbiological tests were used. Also, the pH of ageing solutions were measured to correlate it with the Ga loss and device application. A significant variation of the Ga coating content was verified for the acidic solution, at constant pH of 2.3. The water pH has decreased during the ageing, maybe because of the verified loss of phosphate. The Si content is kept after ageing in all the solutions, an important factor in the surface biocompatibility. After 28 days of ageing, in spite of the samples having presented no difference on the bacteria growth under indirect cytotoxicity tests, in comparison with untreated Ti and the control group, the direct cytotoxicity tests showed a reduction of it. In conclusion, both Ga and antibacterial effect remain at long-term.

Il successo degli impianti dentali endossei dipende delle loro proprietà osteointegrative, fornendo un trattamento veloce e essendo stabile a lungo termine. Per questi motivi, tanti trattamenti superficiali sono stati sviluppati per migliorare la osteointegrazione. Cionnonostante, gli impianti dentali sono sottoposti a possibile infezioni. Queste infezioni sono difficile di essere trattati e spesso implicano la rimozione dell’impianto. Dunque, oltre ad avere proprietà osteointegrative, la superficie dovrebbe essere antibatterica. Anodic Spark Deposition (ASD) è un metodo recente per migliorare la biocompatibilità del titanio. La adizione di gallio (Ga) come un agente antibatterico a rilascio è promettente, però la finita quantità nel stratto ossido conduce alla necessità di valutare il suo invecchiamento. Questa ricerca analizza la rimanenza di Ga dopo l’invecchiamento a medio e lungo termine in acqua, in tampone fosfato salino ed in una soluzione salina con acido lattico, e verifica i suoi effeti antibatterici. Per questo, sono stati fatti analisi per spettroscopia di emissione ottica (ICP-OES) del contenuto di Ga in rivestimenti da ASD invecchiati e testi microbiologici in vitro. Inoltre, il pH delle soluzioni di invecchiamento sono stati misurati per essere possibilmente correlati con la perdita di Ga e apliccazione dell’impianto. È stata verificata una considerabile variazione del contenuto di Ga per la soluzione acida, a pH constante a 2,3. Il pH della acqua si è ridotto durante l’invecchiamento. Il Si è stato presente dopo l’invecchiamento in tutte le soluzioni, questo è un fattore importante alla biocompatibilità della superficie. Dopo 28 giorni di invecchiamento, nonostante i campioni non abbiano presentato una riduzione della crescità batterica a saggi di citotossicità indiretta, in rispetto a Ti non trattato e al gruppo di controllo, i saggi di citotossicità diretta mostrano una riduzione. Concludendo, è stato provato che il Ga e e l’effetto antibatterico hanno una permanenza a lungo-termine.