Chirurgische Knochenimplantationstechnik für Ratten-Tibia-Modelle für Diabetes und Osteoporose

David Alfaiate; Carlos Mas-Moruno; Cidália Manuela; Josep Maria Ustrell; Juan Antonio Camara; Marina Ferrer; José Maria Manero; Maria-Cristina Manzanares-Céspedes

doi:10.3791/66591

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Methodenartikel

Chirurgische Knochenimplantationstechnik für Ratten-Tibia-Modelle für Diabetes und Osteoporose

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DOI:

10.3791/66591

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5. Juli 2024

David Alfaiate¹^,² , Carlos Mas-Moruno³^,⁴ , Cidália Manuela⁵ , Josep Maria Ustrell⁶^,⁷ , Juan Antonio Camara⁸^,⁹ , Marina Ferrer¹⁰^,¹¹ , José Maria Manero³^,⁴ , Maria-Cristina Manzanares-Céspedes¹²

¹Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Barcelona, ²Department of Oral Surgery, Davallmed Clinic. Porto, ³Biomaterials, Biomechanics and Tissue Engineering Group, Department of Materials Science and Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, ⁴Barcelona Research Centre in Multiscale Science and Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya, ⁵Department of Periodontology, Davallmed Clinic. Porto, ⁶Department of Odontostomatology, University of Barcelona, ⁷Oral Health and Masticatory System Research Group at the Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL), ⁸Preclinical imaging platform, Vall d'Hebron Research Institute, Barcelona, ⁹Preclinical Therapeutics Core, Helen Diller Family Comprehensive Cancer Center, University of California, San Francisco, ¹⁰Animal facility, Vall d'Hebron Research Institute, Barcelona, ¹¹UCSF Gnotobiotics Core Facility, University of California, San Francisco, ¹²Human Anatomy and Embryology Unit, Experimental Pathology and Therapeutics Department, Faculty of Medicine and Health Sciences, University of Barcelona

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Das Einsetzen von Implantaten in ein Rattenmodell ist ein wesentliches experimentelles Verfahren für die klinische Forschung. Diese Studie stellt ein umfassendes chirurgisches Protokoll für die Implantation von Titanimplantaten in die Tibia von Rattenmodellen mit Diabetes und Osteoporose vor.

Zusammenfassung

Die Ratte dient seit langem als wertvolles Tiermodell in der Implantologie und Orthopädie, insbesondere bei der Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Biomaterialien und Knochengewebe. Das Schienbein der Ratte wird häufig gewählt, da sie einen einfachen chirurgischen Zugang durch dünne Gewebeschichten (Haut und Muskeln) und eine abgeflachte Form ihres medialen Gesichts aufweist und das chirurgische Einsetzen von intraossären Geräten erleichtert. Darüber hinaus ermöglicht dieses Modell die Induktion spezifischer Krankheiten, indem es verschiedene klinische Zustände nachahmt, um biologische Reaktionen auf verschiedene Implantatbedingungen wie Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit oder biologische Signale zu bewerten. Trotz ihrer robusten kortikalen Struktur können bestimmte intraossäre Geräte jedoch Anpassungen in Design und Größe erfordern, um eine erfolgreiche Implantation zu gewährleisten. Daher ist die Etablierung standardisierter chirurgischer Methoden zur Manipulation von Weich- und Hartgewebe im Implantationsbereich unerlässlich, um eine korrekte Platzierung von Implantaten oder Schrauben zu gewährleisten, insbesondere in Bereichen wie der Implantologie und Orthopädie. Diese Studie umfasste achtzig Sprague-Dawley-Ratten, die auf der Grundlage ihrer jeweiligen Krankheiten in zwei Gruppen eingeteilt wurden: Gruppe 1 mit Osteoporose und Gruppe 2 mit Typ-2-Diabetes. Die Implantationen wurden nach 4 Wochen und 12 Wochen durchgeführt, wobei derselbe Chirurg eine konsistente Operationstechnik anwandte. Es wurde eine positive biologische Reaktion beobachtet, die auf eine vollständige Osseointegration aller gesetzten Implantate hinweist. Diese Ergebnisse bestätigen den Erfolg des chirurgischen Protokolls, das für andere Studien repliziert werden kann und als Benchmark für die Biomaterial-Community dient. Bemerkenswert ist, dass die Osseointegrationswerte sowohl nach 4 Wochen als auch nach 12 Wochen für beide Krankheitsmodelle stabil blieben, was eine dauerhafte Integration des Implantats über die Zeit zeigt und die Etablierung einer intimen Knochenverbindung bereits nach 4 Wochen unterstreicht.

Einleitung

Die häufige Wahl von Ratten als Versuchsobjekte ist der Tatsache geschuldet, dass sie einfach zu züchten und im Vergleich zu größeren Tiermodellen relativ kostengünstig sind. Das Aufkommen neuer Verfahren, wie z.B. die zuverlässige Reproduktion einer Störung, z.B. Osteoporose oder Diabetes, macht dieses Modell besonders geeignet, um den potentiellen Nutzen von Behandlungen und/oder den Einfluss der Krankheit auf das biologische Ansprechen auf Medikamente und chirurgische Geräte oder Verfahren zu analysieren ^1,2.

Der Zuwachs an Knochenmasse bei der R....