Protein and Cell Interactions with Nanostructured Surfaces
Doctoral thesis, 2017
bacteria
titanium dioxide
implant associated infections
metabolomics
cellular interactions
hydroxyapatite
immune complement activation
silica
nanoparticles
photocatalysis
protein adsorption
Nanostructured implants
Author
Emma Westas
Chalmers, Chemistry and Chemical Engineering, Applied Chemistry
Biofilm formation on nanostructured hydroxyapatite-coated titanium
Journal of Biomedical Materials Research - Part A,;Vol. 102(2014)p. 1063-1070
Journal article
Using QCM-D to study the adhesion of human gingival fibroblasts on implant surfaces
Journal of Biomedical Materials Research - Part A,;Vol. 103(2015)p. 3139-3147
Journal article
Bactericidal effect of photocatalytically-active nanostructured TiO2 surfaces on biofilms of the early oral colonizer, Streptococcus oralis
Journal of Biomedical Materials Research - Part A,;Vol. 105(2017)p. 2321-2328
Journal article
Westas Janco, E. Hulander, M. Andersson, M. Curvature-dependent effects of nanotopography on classical immune complement activation
Westas Janco, E. Pedersen, A. Björkegren, S. Andersson, M. Nanoparticle size influences the adsorption of human serum metabolites
Nanomaterial är mycket små strukturer som är högst 100 nanometer långa i minst en riktning. En nanometer är en miljarddels meter och ett hårstrås diameter är ca 50 000 nanometer. Utvecklingen av nya nanomaterial har möjliggjort tillverkningen av implantat med mycket små strukturer på ytan. Sådana implantat har visat sig ha nya egenskaper samt påverkar inläkningen i kroppen och hur bakterier fäster och växer.
Syftet med denna avhandling var att fästa nanomaterial i form av nanopartiklar på implantat med hjälp av olika metoder. Dessa material använde jag sedan för att studera hur celler, viktiga vid läkning, samt hur bakterier påverkades. Jag undersökte också materialens påverkan på olika biomolekyler som finns i blodet och som är viktiga vid inläkningen av ett implantat och om det accepteras eller stöts bort av kroppens immunförsvar. Mina resultat visade att nanopartiklar tillverkade av hydroxylapatit, det mineralämne som benen är uppbyggda av, inte ökade mängden bakterier på ett implantat. Dessa nanopartiklar påverkade inte heller hur cellerna fäste och spred sig på ytan. Nanopartiklar av titanoxid fästa på ett implantatmaterial visade sig kunna döda bakterier då de belystes med ultra-violett ljus. Storleken på nanopartiklar av kiseloxid visade sig påverka biomolekyler som sätter igång kroppens immunförsvar och kan leda till att ett inopererat implantat stöts bort. Nanopartiklar i ungefär samma storlek som biomolekylerna satte inte igång immunförsvaret medan en yta med större nanopartiklar eller inga nanopartiklar triggade immunförsvaret. Det visade sig också att storleken på kiseloxidnanopartiklarna påverkade hur små biomolekyler i blodet, så kallade metaboliter, fäster på ytan.
Resultaten i den här avhandlingen har ökat vår förståelse för hur nanomaterial påverkar kroppen och kan vara till nytta för framtida studier och utveckling av nya implantatmaterial.
Subject Categories
Biomaterials Science
Medical Materials
Areas of Advance
Materials Science
ISBN
978-91-7597-651-8
Doktorsavhandlingar vid Chalmers tekniska högskola. Ny serie: 4332
Publisher
Chalmers
VASA A, Vera Sandbergs Allé 8.
Opponent: Prof. Thomas Arnebrant, Malmö Högskola, Malmö, Sverige