Cytotoxicity of copper and silver ions on specific osteoblastic properties

Abstract

Copper and silver are widely used as components of dental materials even though their corrosion resistance is low. The released ions can produce several undesirable effects such as toxic, allergic, inflammatory and mutagenic reactions. The aim of the present study was to evaluate the biocompatibility of the components of dental metal materials on the growth and differentiation of UMR106 osteoblast cells in response to salt solutions of the metallic ions (Cu2+ and Ag+) and to ions released from pure metals. The control UM106 cells exhibited normal polygonal morphology with cytoplasmic processes connecting neighbouring cells. After 24 h in culture, cells exposed to Cu showed important morphological changes. After a longer incubation (48 h) the copper ions induced almost a complete cellular death of the culture. Exposition to silver for 48 h caused a lower reduction in the healthy cells in the culture. Osteoblasts were relatively small with lost of processes, although some mitotic figures and apoptotic bodies were still observed. The effect of Cu on the inhibition of cell growth was linearly time-dependent. Both cell surviving and the MI, significantly correlated with the Cu levels in the media, although this correlation was stronger when the number of surviving cells was analysed, in comparison with the mitotic index. It could be concluded that copper and silver ions are cytotoxic. In the case of copper ions a second order correlation between cytotoxicity and the concentration of the released metal ions was found.

La plata y el cobre son ampliamente utilizados como componentes de materiales dentales, aún cuando su resistencia a la corrosión es baja. Los iones liberados pueden producir varios efectos indeseables tales como reacciones tóxicas, de inflamación y mutagénicas. El objetivo del presente estudio fue evaluar la biocompatibilidad de los componentes de los materiales dentales con respecto al crecimiento y diferenciación de las células osteoblásticas UMR106, en respuesta a disoluciones salinas de los cationes metálicos y a la liberación de los iones (Cu2+, Ag+) a partir de los metales puros. Las células control UMR106 mostraron una morfología poligonal normal con procesos citoplasmáticos conectando las células vecinas. Después de 24 h en cultivo las células expuestas al cobre mostraron importantes cambios morfológicos. En períodos más prolongados (48 h) los iones cobre indujeron la casi completa muerte de las células. Las exposiciones a los iones plata por 48 h causaron menos reducción del número de células saludables. Los osteoblastos eran relativamente pequeños con cierta pérdida de procesos, observándose algunas figuras mitóticas y cuerpos apoptóticos. El efecto del cobre sobre la inhibición del crecimiento de las células era linealmente dependiente con el tiempo. Tanto las células sobrevivientes como el índice mitótico se correlacionaron significativamente con la cantidad de cobre en el medio, a pesar de que esta correlaci ón era más fuerte cuando se analizaba el número de células sobrevivientes en comparación con el índice mitótico. Se pudo concluir que los iones cobre y plata son citotóxicos. En el caso de los iones cobre, se encontró una correlación de segundo orden entre la cytotoxicidad y la concentración de iones liberados.