J 2024

Insight into antibacterial effect of titanium nanotubular surfaces with focus on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa

ŠÍSTKOVÁ, Jana, Tatiana FIALOVA, Emil SVOBODA, Kateřina VRCHOVECKÁ, Martin UHER et. al.

Základní údaje

Originální název

Insight into antibacterial effect of titanium nanotubular surfaces with focus on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa

Autoři

ŠÍSTKOVÁ, Jana (203 Česká republika, domácí), Tatiana FIALOVA (203 Česká republika), Emil SVOBODA (203 Česká republika), Kateřina VRCHOVECKÁ (203 Česká republika, domácí), Martin UHER (203 Česká republika, domácí), Kristyna CIHALOVA (203 Česká republika), Jan PŘIBYL (203 Česká republika, domácí), Antonin DLOUHY (203 Česká republika) a Monika PÁVKOVÁ GOLDBERGOVÁ (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Scientific Reports, Berlin, NATURE RESEARCH, 2024, 2045-2322

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10601 Cell biology

Stát vydavatele

Německo

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 4.600 v roce 2022

Organizační jednotka

Lékařská fakulta

UT WoS

001281273100069

Klíčová slova anglicky

Titanium; Nanotubes; Anodization; Diameter; Roughness; Ti ion release; Bacterial behavior

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 21. 8. 2024 09:44, Mgr. Tereza Miškechová

Anotace

V originále

Materials used for orthopedic implants should not only have physical properties close to those of bones, durability and biocompatibility, but should also exhibit a sufficient degree of antibacterial functionality. Due to its excellent properties, titanium is still a widely used material for production of orthopedic implants, but the unmodified material exhibits poor antibacterial activity. In this work, the physicochemical characteristics, such as chemical composition, crystallinity, wettability, roughness, and release of Ti ions of the titanium surface modified with nanotubular layers were analyzed and its antibacterial activity against two biofilm-forming bacterial strains responsible for prosthetic joint infection (Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa) was investigated. Electrochemical anodization (anodic oxidation) was used to prepare two types of nanotubular arrays with nanotubes differing in dimensions (with diameters of 73 and 118 nm and lengths of 572 and 343 nm, respectively). These two surface types showed similar chemistry, crystallinity, and surface energy. The surface with smaller nanotube diameter (TNT-73) but larger values of roughness parameters was more effective against S. aureus. For P. aeruginosa the sample with a larger nanotube diameter (TNT-118) had better antibacterial effect with proven cell lysis. Antibacterial properties of titanium nanotubular surfaces with potential in implantology, which in our previous work demonstrated a positive effect on the behavior of human gingival fibroblasts, were investigated in terms of surface parameters. The interplay between nanotube diameter and roughness appeared critical for the bacterial fate on nanotubular surfaces. The relationship of nanotube diameter, values of roughness parameters, and other surface properties to bacterial behavior is discussed in detail. The study is believed to shed more light on how nanotubular surface parameters and their interplay affect antibacterial activity.

Návaznosti

EF17_043/0009632, projekt VaV
Název: CETOCOEN Excellence
EF18_046/0015974, projekt VaV
Název: Modernizace České infrastruktury pro integrativní strukturní biologii
GA20-11321S, projekt VaV
Název: Vliv mikrostruktury a povrchových úprav na absorpci vodíku v bio-kompatibilních slitinách
Investor: Grantová agentura ČR, Vliv mikrostruktury a povrchových úprav na absorpci vodíku v bio-kompatibilních slitinách
LM2018121, projekt VaV
Název: Výzkumná infrastruktura RECETOX (Akronym: RECETOX RI)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, RECETOX RI
LM2023042, projekt VaV
Název: Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CIISB - Česká infrastruktura pro integrativní strukturní biologii
MUNI/A/1370/2022, interní kód MU
Název: Patofyziologie vybraných komplexních nemocí od molekulární do systémovou úroveň
Investor: Masarykova univerzita, Patofyziologie vybraných komplexních nemocí od molekulární do systémovou úroveň