Influence of Laser Treatment of Ti6Al4V on the Behavior of Biological Cells

Abstract

This article explores the enhancement of material surface properties of Ti6Al4V, potentially applicable to dental implants, through ultra-short pulse laser systems. This study investigates potential connections between surface wettability and biocompatibility, addressing the challenge of improving variability in material properties with specific laser treatment. Several designed microstructures were manufactured using a picosecond laser system. After that, the wettability of these structures was measured using the sessile drop method. The basic behavior and growth activity of biological cells (MG-63 cell line) on treated surfaces were also analyzed. While the conducted tests did not conclusively establish correlations between wettability and biocompatibility, the results indicated that laser treatment of Ti6Al4V could effectively enlarge the active surface to better biological cell colonization and adhesion and provide a focused moving orientation. This outcome suggests the potential application of laser treatment in producing special dental implants to mitigate the issues during and following implantation.

Předmětem této odborné publikace je výzkum zlepšení povrchových vlastností materiálu Ti6Al4V, který se využívá pro výrobu zubních implantátů, pomocí laserových systémů s ultra-krátkými pulzy. Tato studie zkoumá možné spojení mezi smáčivostí povrchu a biokompatibilitou, zabývá se zlepšením variability vlastností materiálu na základě konkrétního laserového obrábění. Několik navržených mikrostruktur bylo vyrobeno pomocí laserového systému s pikosekundovým pulzem. Poté byla smáčivost těchto struktur měřena pomocí přímé metody měření kontaktního úhlu smáčivosti. Základní chování a růstová aktivita biologických buněk (buňková linie MG-63) na laserově opracovaných površích byly taktéž analyzovány.Zatímco provedené testy zcela nepotvrdily hypotézu týkající se jisté souvislosti mezi smáčivostí povrchu a jeho biokompatibilitou, výsledky naznačují, že laserové opracování Ti6Al4V by mohlo efektivně zvětšit aktivní povrch pro lepší kolonizaci a adhezi biologických buněk a také být prostředkem pro ovlivnění orientace jednotlivých biologických buněk. Tento výsledek naznačuje potenciální využití laserového obrábění při výrobě speciálních zubních implantátů ke zmírnění problémů během implantace a prodloužit jejich živostnost.