Wettability behavior of nanotubular TiO2 intended for biomedical applications

Nanotubes have been subject of studies with regard to their ability to promote differentiation of several cells lines. Nanotubes have been used to increase the roughness of the implant surfaces and to improve bone tissue integration on dental implant. In this study TiO2 nanotube layer prepared by anodic oxidation was evaluated. Nanotube formation was carried out using Glycerol-H2O DI(50-50 v/v)+NH4F(0,5 a 1,5% and 10-30V) for 1-3 hours at 37ºC. After nanostructure formation the topography of surface was observed using field-emission-scanning-microscope (FE-SEM). Contact angle was evaluated on the anodized and non-anodized surfaces using a water contact angle goniometer in sessile drop mode with 5 μL drops. In the case of nanotube formation and no treatment surface were presented 39,1° and 75,9°, respectively. The contact angle describing the wettability of the surface is enhanced, more hydrophilic, on the nanotube surfaces, which can be advantageous for enhancing protein adsorption and cell adhesion.

Evaluation of a nanometer roughness scale resorbable media-processed surface: a study in dogs

Objectives: This study compared the biomechanical fixation and bone-to-implant contact (BIC) of implants with different surfaces treatment (experimental resorbable blasting media-processed nanometer roughness scale surface, and control dual acid-etched) in a dog model. Material and methods: Surface characterization was made in six implants by means of scanning electron microscopic imaging, atomic force microscopy to evaluate roughness parameters, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) for chemical assessment. The animal model comprised the bilateral placement of control (n = 24) and experimental surface (n = 24) implants along the proximal tibiae of six mongrel dogs, which remained in place for 2 or 4 weeks. Half of the specimens were biomechanically tested (torque), and the other half was subjected to histomorphologic/ morphometric evaluation. BIC and resistance to failure measures were each evaluated as a function of time and surface treatment in a mixed model ANOVA. Results: Surface texturing was significantly higher for the experimental compared with the control surface. The survey XPS spectra detected O, C, Al, and Ti at the control group, and Ca (similar to 0.2-0.9%) and P (similar to 1.7-4.1%) besides O, C, Al, and Ti at experimental surfaces. While no statistical difference in BIC was found between experimental and control surfaces or between 2 and 4 weeks in vivo, both longer time and use of experimental surface significantly increased resistance to failure. Conclusions: The experimental surface resulted in enhanced biomechanical fixation but comparable BIC relative to control, suggesting higher bone mechanical properties around the experimental implants.

Effects of type I collagen coating on titanium osseointegration: histomorphometric, cellular and molecular analyses

The investigation of titanium (Ti) surface modifications aiming to increase implant osseointegration is one of the most active research areas in dental implantology. This study was carried out to evaluate the benefits of coating Ti with type I collagen on the osseointegration of dental implants. Acid etched Ti implants (AETi), either untreated or coated with type I collagen (ColTi), were placed in dog mandibles for three and eight weeks for histomorphometric, cellular and molecular evaluations of bone tissue response. While the histological aspects were essentially the same with both implants being surrounded by lamellar bone trabeculae, histomorphometric analysis showed more abundant bone formation in ColTi, mainly at three weeks. Cellular evaluation showed that cells harvested from bone fragments in close contact with ColTi display lower proliferative capacity and higher alkaline phosphatase activity, phenotypic features associated with more differentiated osteoblasts. Confirming these findings, molecular analyses showed that ColTi implants up-regulates the expression of a panel of genes well known as osteoblast markers. Our results present a set of evidences that coating AETi with collagen fastens the osseointegration by stimulating bone formation at the cellular and molecular levels, making this combination of morphological and biochemical modification a promising approach to treat Ti surfaces.

Anwendung der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie zur Charakterisierung der Struktur von Zähnen und von oberflächenmodifiziertem Titan für Knochenimplantate

Zusammenfassung Mittels Fluoreszenzfarbstoffen können Strukturen sichtbar gemacht werden, die auf kon-ventionellem Weg nicht, oder nur schwer darzustellen sind. Besonders in Kombination mit der Konfokalen Laser Scanning Mikroskopie eröffnen sich neue Wege zum spezifischen Nachweis unterschiedlichster Komponenten biologischer Proben und gegebenenfalls deren dreidimensionale Widergabe.Die Visualisierung des Proteinanteils des Zahnhartgewebes kann mit Hilfe chemisch kopplungsfähiger Fluorochrome durchgeführt werden. Um zu zeigen, daß es sich bei dieser Markierung nicht um unspezifische Adsorption des Farbstoffes handelt, wurde zur Kontrolle die Proteinkomponente der Zahnproben durch enzymatischen Verdau beseitigt. Derartig behandelte Präparate wiesen eine sehr geringe Anfärbbarkeit auf.Weiterführend diente diese enzymatische Methode als Negativkontrolle zum Nachweis der Odontoblastenfortsätze im Dentin bzw. im Bereich der Schmelz-Dentin-Grenze. Hiermit konnte differenziert werden zwischen reinen Reflexionsbildern der Dentinkanäle und den Zellausläufern deren Membranen gezielt durch lipophile Fluoreszenzfarbstoffe markiert wurden.In einem weiteren Ansatz konnte gezeigt werden, daß reduzierte und daher nichtfluoreszente Fluoresceinabkömmlinge geeignet sind, die Penetration von Oxidationsmitteln (hier H2O2) in den Zahn nachzuweisen. Durch Oxidation dieser Verbindungen werden fluoreszierende Produkte generiert, die den Nachweis lieferten, daß die als Zahnbleichmittel eingesetzten Mittel rasch durch Schmelz und Dentin bis in die Pulpahöhle gelangen können.Die Abhängigkeit der Fluoreszenz bestimmter Fluorochrome von deren chemischer Um-gebung, im vorliegenden Fall dem pH-Wert, sollte eingesetzt werden, um den Säuregrad im Zahninneren fluoreszenzmikroskopisch darzustellen. Hierbei wurde versucht, ein ratio-metrisches Verfahren zu entwickeln, mit dem die pH-Bestimmung unter Verwendung eines pH-abhängigen und eines pH-unabhängigen Fluorochroms erfolgt. Diese Methode konnte nicht für diese spezielle Anwendung verifiziert werden, da Neutralisationseffekte der mineralischen Zahnsubstanz (Hydroxylapatit) die pH-Verteilung innerhalb der Probe beeinflußen. Fluoreszenztechniken wurden ebenfalls ergänzend eingesetzt zur Charakterisierung von kovalent modifizierten Implantatoberflächen. Die, durch Silanisierung von Titantestkörpern mit Triethoxyaminopropylsilan eingeführten freien Aminogruppen konnten qualitativ durch den Einsatz eines aminspezifischen Farbstoffes identifiziert werden. Diese Art der Funktionalisierung dient dem Zweck, Implantatoberflächen durch chemische Kopplung adhäsionsvermittelnder Proteine bzw. Peptide dem Einheilungsprozeß von Implantaten in den Knochen zugänglicher zu machen, indem knochenbildende Zellen zu verbessertem Anwachsverhalten stimuliert werden. Die Zellzahlbestimmung im Adhäsionstest wurde ebenfalls mittels Fluoreszenzfarbstoffen durchgeführt und lieferte Ergebnisse, die belegen, daß die durchgeführte Modifizierung einen günstigen Einfluß auf die Zelladhäsion besitzt.

Design of nanoparticle systems with antimicrobial properties

Infektiöse Komplikationen im Zusammenhang mit Implantaten stellen einen Großteil aller Krankenhausinfektionen dar und treiben die Gesundheitskosten signifikant in die Höhe. Die bakterielle Kolonisation von Implantatoberflächen zieht schwerwiegende medizinische Konsequenzen nach sich, die unter Umständen tödlich verlaufen können. Trotz umfassender Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der antibakteriellen Oberflächenbeschichtungen ist das Spektrum an wirksamen Substanzen aufgrund der Anpassungsfähigkeit und Ausbildung von Resistenzen verschiedener Mikroorganismen eingeschränkt. Die Erforschung und Entwicklung neuer antibakterieller Materialien ist daher von fundamentaler Bedeutung.rnIn der vorliegenden Arbeit wurden auf der Basis von Polymernanopartikeln und anorganischen/polymeren Verbundmaterialien verschiedene Systeme als Alternative zu bestehenden antibakteriellen Oberflächenbeschichtungen entwickelt. Polymerpartikel finden Anwendung in vielen verschiedenen Bereichen, da sowohl Größe als auch Zusammensetzung und Morphologie vielseitig gestaltet werden können. Mit Hilfe der Miniemulsionstechnik lassen sich u. A. funktionelle Polymernanopartikel im Größenbereich von 50-500 nm herstellen. Diese wurde im ersten System angewendet, um PEGylierte Poly(styrol)nanopartikel zu synthetisieren, deren anti-adhesives Potential in Bezug auf P. aeruginosa evaluiert wurde. Im zweiten System wurden sog. kontakt-aktive kolloide Dispersionen entwickelt, welche bakteriostatische Eigenschaften gegenüber S. aureus zeigten. In Analogie zum ersten System, wurden Poly(styrol)nanopartikel in Copolymerisation in Miniemulsion mit quaternären Ammoniumgruppen funktionalisiert. Als Costabilisator diente das zuvor quaternisierte, oberflächenaktive Monomer (2-Dimethylamino)ethylmethacrylat (qDMAEMA). Die Optimierung der antibakteriellen Eigenschaften wurde im nachfolgenden System realisiert. Hierbei wurde das oberflächenaktive Monomer qDMAEMA zu einem oberflächenaktiven Polyelektrolyt polymerisiert, welcher unter Anwendung von kombinierter Miniemulsions- und Lösemittelverdampfungstechnik, in entsprechende Polyelektrolytnanopartikel umgesetzt wurde. Infolge seiner oberflächenaktiven Eigenschaften, ließen sich aus dem Polyelektrolyt stabile Partikeldispersionen ohne Zusatz weiterer Tenside ausbilden. Die selektive Toxizität der Polyelektrolytnanopartikel gegenüber S. aureus im Unterschied zu Körperzellen, untermauert ihr vielversprechendes Potential als bakterizides, kontakt-aktives Reagenz. rnAufgrund ihrer antibakteriellen Eigenschaften wurden ZnO Nanopartikel ausgewählt und in verschiedene Freisetzungssysteme integriert. Hochdefinierte eckige ZnO Nanokristalle mit einem mittleren Durchmesser von 23 nm wurden durch thermische Zersetzung des Precursormaterials synthetisiert. Durch die nachfolgende Einkapselung in Poly(L-laktid) Latexpartikel wurden neue, antibakterielle und UV-responsive Hybridnanopartikel entwickelt. Durch die photokatalytische Aktivierung von ZnO mittels UV-Strahlung wurde der Abbau der ZnO/PLLA Hybridnanopartikel signifikant von mehreren Monaten auf mehrere Wochen verkürzt. Die Photoaktivierung von ZnO eröffnet somit die Möglichkeit einer gesteuerten Freisetzung von ZnO. Im nachfolgenden System wurden dünne Verbundfilme aus Poly(N-isopropylacrylamid)-Hydrogelschichten mit eingebetteten ZnO Nanopartikeln hergestellt, die als bakterizide Oberflächenbeschichtungen gegen E. coli zum Einsatz kamen. Mit minimalem Gehalt an ZnO zeigten die Filme eine vergleichbare antibakterielle Aktivität zu Silber-basierten Beschichtungen. Hierbei lässt sich der Gehalt an ZnO relativ einfach über die Filmdicke einstellen. Weiterhin erwiesen sich die Filme mit bakteriziden Konzentrationen an ZnO als nichtzytotoxisch gegenüber Körperzellen. Zusammenfassend wurden mehrere vielversprechende antibakterielle Prototypen entwickelt, die als potentielle Implantatbeschichtungen auf die jeweilige Anwendung weiterhin zugeschnitten und optimiert werden können.

Biofunktionalisierung oxidischer Titanoberflächen über eine spezifische Anbindung von biotinyliertem Fibronektin für die medizinische Anwendung

In der hier vorliegenden Dissertation wird die Entwicklung und Charakterisierung einer biomimetischen Beschichtung für Titanimplantatoberflächen, insbesondere Dentalimplantate, beschrieben. Ziel war es, die Adhäsion und Aktivität von Osteoblasten auf Titanoberflächen zu steigern und so eine Beschleunigung der Implantatintegration in das Knochengewebe zu erreichen. Hierfür wurde eine spezielle Art der biomimetischen Beschichtung entwickelt, bei der biotinyliertes Fibronektin (bFn) über Streptavidin auf eine biotinylierte TiOX-Modelloberfläche immobilisiert wurde. Die Biotinmodifizierung der TiOX-Oberfläche erfolgte hierbei über einen „Self-Assembly-Prozess“ durch sequenzielle Chemiesorption von N-(6-aminohexyl)aminopropyltrimethoxysilan sowie verschiedenen Sulfo-NHS-Biotin-Derivaten, welche den Aufbau einer Streptavidin-Monolage ermöglichten. Als ein wichtiges Resultat zeigte sich, dass die Streptavidin-Monolage effektiv die unspezifische Adsorption von Proteinen an die TiOX-Oberfläche unterbindet und hierdurch die Adhäsion von Osteoblasten auf dieser unterdrückt. Dies hat den Vorteil, dass auf eine antiadhäsive Basisbeschichtung, welche für eine spezifische Zellreaktion wichtig ist, verzichtet werden kann. Dieses osteoblastere Adhäsionsverhalten änderte sich signifikant nach Anbindung von bFn an die Streptavidin-Monolage, mit dem Ergebnis, einer drastischen Steigerung der Osteoblastenadhäsion. Weiterhin besaßen Osteoblasten auf diesen Oberflächen ein Proteinexpressionsmuster, das auf eine erhöhte Osteoinduktion schließen lässt. Es zeigte sich darüber hinaus eine verstärkte Zelladhäsion sowie eine Steigerung des osteoinduktiven Effekts auf Substraten, bei denen bFn über eine Streptavidin-Monolage immobilisiert wurde, gegenüber mit nativem Fibronektin (Fn) modifizierten TiOX-Oberflächen. Ein wesentlicher Schwerpunkt bestand daher in der Analyse der Zusammensetzung und Struktur der biomimetischen Beschichtung über „Surface Plasmon Spectroscopy“ und „Atomic Force Microscopy“. Diese ergab, dass bFn und natives Fn auf den jeweiligen Oberflächen eine unterschiedliche Konformation einnimmt. Im Gegensatz zu nativem Fn, das bei der Adsorption unter physiologischen Bedingungen auf TiOX-Oberflächen eine kompakte Konformation besitzt, nimmt bFn auf einer Streptavidin-Monolage eine entfaltete Konformation ein. Bei letzterer handelt es sich um dieselbe, welche Fn in vivo innerhalb der extrazellulären Matrix besitzt. Sie unterscheidet sich von der kompakten Fn-Konformation dahingehend, dass entlang der Fn-Achse weitere Proteinbindestellen zugänglich werden und hierdurch die Zellaffinität von Fn gesteigert wird. Die nachgewiesene Konformationsänderung kann somit als Grund für die gesteigerte Osteoblasten-Adhäsion und Aktivität auf Oberflächen mit bFn angenommen werden. Diese Kenntnisse konnten weiterhin für die Optimierung des biomimetischen Schichtsystems genutzt werden. So war es möglich, durch alternierendes Inkubieren der Biotin-aktivierten Oberfläche mit Streptavidin und bFn, ein Multilayersystem gezielt aufzubauen. Der Vorteil dieses Multilayersystems gegenüber einer einfachen Monolage aus bFn besteht in einer erhöhten Stabilität der biomimetischen Beschichtung, wodurch eine Anwendung in der Praxis erleichtert würde.

Studio della superficie degli impianti dentali in titanio: La nanotecnologia nella valutazione delle nuove superfici implantari in rapporto all'osteointegrazione dei mascellari

Il presente lavoro parte dalla descrizione dei processi di rimodellamento osseo mascellare a seguito della perdita di elementi dentari e la successiva riabilitazione mediante impianto dentale osteointegrato. Approfondiremo proprio i complessi aspetti dell’osteointegrazione su superfici implantari in titanio sia a livello micro che macroscopico. Nel campo dell’implantologia, infatti, il titanio risulta essere il materiale maggiormente impiegato in virtù della sua eccellente biocompatibilità e resistenza. Successivamente prenderemo in analisi i trattamenti di superficie implantare ad oggi più diffusi, lavorati prevalentemente a livello microscopico e infine confronteremo una sistematica trattata tradizionalmente con una innovativa trattata superficialmente a livello nanometrico. Il confronto avverrà in vivo, paragonando i risultati ottenuti clinicamente e radiograficamente tra le 2 sistematiche implantari, utilizzate per ripristinare la funzione masticatoria nei pazienti arruolati.

Bioengineered periodontal tissue formed on titanium dental implants

The ability to use autologous dental progenitor cells (DPCs) to form organized periodontal tissues on titanium implants would be a significant improvement over current implant therapies. Based on prior experimental results, we hypothesized that rat periodontal ligament (PDL)-derived DPCs can be used to bioengineer PDL tissues on titanium implants in a novel, in vivo rat maxillary molar implant model. Analyses of recovered implants revealed organized PDL tissues surrounding titanium implant surfaces in PDL-cell-seeded, and not in unseeded control, implants. Rat PDL DPCs also exhibited differentiative potential characteristic of stem cells. These proof-of-principle findings suggest that PDL DPCs can organize periodontal tissues in the jaw, at the site of previously lost teeth, indicating that this method holds potential as an alternative approach to osseointegrated dental implants. Further refinement of this approach will facilitate the development of clinically relevant methods for autologous PDL regeneration on titanium implants in humans.

A 5-year prospective multicenter study of early loaded titanium implants with a sandblasted and acid-etched surface

For dental implants to be successful, osseointegration must occur, but it is unknown how much time must pass for osseointegration to be established. Preclinical studies suggested that titanium implants with a sandblasted and acid-etched (SLA) surface were more osteoconductive and allowed more rapid osseointegration than machined or turned implant surfaces. The hypothesis of this study was that implants with an SLA surface could be loaded in half the conventional healing time of machined-surface implants and that, after loading, the implants would be successful for 5 years.

Evaluation of chemically modified SLA implants (modSLA) biofunctionalized with integrin (RGD)- and heparin (KRSR)-binding peptides

Enhancing osseointegration through surface immobilization of multiple short peptide sequences that mimic extracellular matrix (ECM) proteins, such as arginine-glycine-aspartic acid (RGD) and lysine-arginine-serine-arginine (KRSR), has not yet been extensively explored. Additionally, the effect of biofunctionalizing chemically modified sandblasted and acid-etched surfaces (modSLA) is unknown. The present study evaluated modSLA implant surfaces modified with RGD and KRSR for potentially enhanced effects on bone apposition and interfacial shear strength during early stages of bone regeneration. Two sets of experimental implants were placed in the maxillae of eight miniature pigs, known for their rapid wound healing kinetics: bone chamber implants creating two circular bone defects for histomorphometric analysis on one side and standard thread configuration implants for removal torque testing on the other side. Three different biofunctionalized modSLA surfaces using poly-L-lysine-graft-poly(ethylene glycol) (PLL-g-PEG) as a carrier minimizing nonspecific protein adsorption [(i) 20 pmol cm⁻² KRSR alone (KRSR); or in combination with RGD in two different concentrations; (ii) 0.05 pmol cm⁻² RGD (KRSR/RGD-1); (iii) 1.26 pmol cm⁻² RGD (KRSR/RGD-2)] were compared with (iv) control modSLA. Animals were sacrificed at 2 weeks. Removal torque values (701.48-780.28 N mm), bone-to-implant contact (BIC) (35.22%-41.49%), and new bone fill (28.58%-30.62%) demonstrated no significant differences among treatments. It may be concluded that biofunctionalizing modSLA surfaces with KRSR and RGD derivatives of PLL-g-PEG polymer does not increase BIC, bone fill, or interfacial shear strength.

Influence of various surface treatments on reosseointegration around contaminated implants

The similarity of periodontitis and peri-implantitis demands for the utilization of similar principles for the treatment. Different decontamination methods were available cleaning of implant surfaces contaminated with bacteria. The aim of the present study was to evaluate the effects of various decontamination methods on reosseointegration on contaminated implants. Six mongrel dogs were used. The mandibular 1st molars and all premolars were removed bilaterally. Three months later, experi- mental implants with different surface characters were installed in each sides of the mandible. The implant consisted of two parts; the implant body and an exchangeable intraosseous implant cylinder. After osseointegration, experimental peri-implantitis was induced by cotton ligatures until the bone loss reached the junction of the two segments of the implant. After debridement of the bone defects, three treatment models were performed; (i) contaminated cylinders were removed, pristine cylinders were placed; (ii) contaminated cylinders were cleaned in situ with saline and (iii) contaminated cylinders was removed, cleaned with saline, sterilized by autoclaving. All implants were covered with membranes. After 3 months, histological evaluations were accomplished. The results indicated that in situ saline therapy demonstrated a significant difference at SLA surfaces in bone-implant-contact. Treatment of contaminated implants in situ with saline resulted in resolution of peri-implantitis and bone fill in defects.

Enhancement of titanium implants via bioengineered periodontal tissues

Osseointegration of titanium dental implants into the jaw bone, which is required for maintenance of the implant in the jaw, results in ankylosis. Dental implants are therefore very unlike natural teeth, which exhibit significant movement in response to mechanical forces. The ability to generate periodontal ligament (PDL) tissues onto dental implants would better mimic the functional characteristics of natural teeth, and would likely improve implant duration and function. OBJECTIVES: The objective of this study was to investigate the feasibility of bioengineering PDL tissues onto titanium implant surfaces. METHODS: Bilateral maxillary first and second molars of 8-week old rats were extracted and used to generate single cell suspensions of PDL tissues, which were expanded in culture. Immunohistochemistry and RT-PCR were used to identify putative PDL progenitor/stem cell populations and characterize stem cell properties, including self-renewal, multipotency and stem cell maker expression. Cultured rPDL cells were harvested at third passage, seeded onto Matrigel-coated titanium implants (1.75 mm x 1 mm), and placed into healed M1/M2 extraction sites. Non-cell seeded Matrigel-coated titanium implants served as negative controls. Implants were harvested after 8, 12, or 18 weeks. RESULTS: Cultured rPDL cells expressed the mesenchymal stem-cell marker STRO-1. Under defined culture conditions, PDL cells differentiated into adipogenic, neurogenic and osteogenic lineages. While control implants were largely surrounded by alveolar bone, experimental samples exhibited fibrous PDL-like tissues, and perhaps cementum, on the surface of experimental implants. CONCLUSIONS: PDL contains stem cells that can generate cementum/PDL-like tissue in vivo. Transplantation of these cells might hold promise as a therapeutic approach for the bioengineering of PDL tissues onto titanium implant. Further refinement of this method will likely result in improved dental implant strategies for use of autologous PDL tissue regeneration in humans. This research was supported by CIMIT, and NIH/NIDCR grant DE016132 (PCY), and TEACRS (YL).

Biomechanical comparison of different surface modifications for dental implants

Purpose: A satisfactory clinical outcome in dental implant treatment relies on primary stability for immediate load bearing. While the geometric design of an implant contributes to mechanical stability, the nature of the implant surface itself is also critically important. Biomechanical and microcomputerized tomographic evaluation of implant osseointegration was performed to compare alternative structural, chemical and biochemical, and/or pharmaceutical surface treatments applied to an identical established implant design. Materials and Methods: Dental implants with the same geometry but with 6 different surface treatments were tested in vivo in a sheep model (pelvis). Peri-implant bone density and removal torque were compared at 2, 4, and 8 weeks after implantation. Implant surfaces tested were: sandblasted and acid-etched titanium (Ti), sandblasted and etched zirconia, Ti coated with calcium phosphate (CaP), Ti modified via anodic plasma-chemical treatment (APC), bisphosphonate-coated Ti (Ti + Bisphos), and Ti coated with collagen containing chondroitin sulfate (CS). Results: All dental implants were well integrated at the time of sacrifice. There were no significant differences observed in peri-implant bone density between implant groups. After 8 weeks of healing, removal torque values for Ti, Ti + CaP, Ti + Bisphos, and Ti + collagen + CS were significantly higher than those for zirconia and Ti + APC. Conclusions: Whereas the sandblasted/acid-etched Ti implant can still be considered the reference standard surface for dental implants, functional surface modifications such as bisphosphonate or collagen coating seem to enhance early peri-implant bone formation and should be studied further.

Laser wavelengths and oral implantology

In modern implant dentistry there are several clinical indications for laser surgery. Different laser systems have a considerable spectrum of application in soft and hard peri-implant tissues. The literature was searched for clinical application of different laser wavelengths in peri-implant tissues: second-stage surgery of submerged implants, treatment of infrabony defects, removal of peri-implant hyperplastic overgrowths, and, possibly, the preparation of bone cavities for implant placement. This report describes the state-of-the-art application of different laser systems in modern implant dentistry for the treatment of peri-implant lesions and decontamination of implant surfaces. Our study evaluated in vitro examinations, clinical experience and long-term clinical studies. The exact selection of the appropriate laser system and wavelength was dependent on the scientific evaluation of recent literature and the level of changes in implant and tissue temperatures during laser application. The significant reduction in bacteria on the implant surface and the peri-implant tissues during irradiation and the cutting effects associated with the coagulation properties of the lasers are the main reasons for laser application in the treatment of peri-implant lesions and the successful long-term prognosis of failing oral implants. The various applications of lasers in implant dentistry are dependent on the wavelength and laser-tissue interactions.

Wear particles and surface topographies are modulators of osteoclastogenesis in vitro

Prosthetic and osteosynthetic implants from metal alloys will be indispensable in orthopedic surgery, as long as tissue engineering and biodegradable bone substitutes do not lead to products that will be applied in clinical routine for the repair of bone, cartilage, and joint defects. Therefore, the elucidation of the interactions between the periprosthetic tissues and the implant remains of clinical relevance and several factors are known to affect the longevity of implants. Within this study, the effects of metal particles and surface topography on the recruitment of osteoclasts was investigated in vitro in a coculture of osteoblasts and bone marrow cells. The cells were grown in the presence of particles of different sizes and chemical composition or on metal discs with polished or sandblasted surfaces, respectively. At the end of the culture, newly formed osteoclasts were counted. Osteoclastogenesis was reduced when particles were added directly to the coculture. The effect depended on the size of the particles, small particles exerting stronger effects than larger ones. The chemical composition of the particles, however, did not affect the development of osteoclasts. In cocultures grown on sandblasted surfaces, osteoclasts developed at higher rates than they did in cultures on polished surfaces. The data demonstrate that wear particles and implant surfaces affect osteoclastogenesis and thus may be involved in the induction of local bone resorption and the formation of osteolytic lesions, leading eventually to the loosening of orthopedic implants.