Summary
Усовершенствованный метод для механической тест костной фиксации, чтобы кандидаты поверхностей имплантатов представлена. Этот метод позволяет выравнивания срыва силу строго перпендикулярно или параллельно, к плоскости поверхности имплантата, и можно точно направлять нарушения силы к точному периимплантной регионе.
Abstract
Последние достижения в области материаловедения, привели к существенному увеличению топографической сложности поверхностей имплантатов, как на микро-и нано-масштабе. По существу, традиционные методы описания поверхностей имплантатов, а именно - численные детерминанты шероховатости поверхности - недостаточны для прогнозирования производительности естественных условиях. Биомеханические тестирование обеспечивает точное и сравнительный платформу для анализа производительности биоматериала поверхностей. Усовершенствованный метод механические испытания, чтобы проверить закрепление кости кандидатов поверхностей имплантатов представлена. Метод применим к обеим ранних и поздних стадиях заживления и может быть использован для любого диапазона химически или механически модифицированных поверхностей, - но не гладкие поверхности. Пользовательские прямоугольные имплантаты помещают на двусторонней основе в дистальной бедренной кости из самцов крыс Вистар и собирали с окружающей кости. Образцы для испытаний готовят и горшках с использованием нового отколовшийся плесени и разрушениеИспытание проводится с использованием механического испытательную машину. Этот метод позволяет выравнивания срыва силу строго перпендикулярно или параллельно, к плоскости поверхности имплантата, а также предоставляет точные и воспроизводимые средства для изоляции точную периимплантной регион для тестирования.
Introduction
Оценка закрепление кости эндооссальных поверхностей имплантатов был в центре внимания пристального внимания, за что огромное механические методы тестирования были описаны 1,2. Все такие способы наложить силы, чтобы нарушить модель кость / имплантат, используемой, и в целом можно разделить на сдвиге, обычно представлены в виде выталкивающего или выдвижные модели 3,4, обратный вращающий момент 3,5, и виды на растяжение 6, 7. Обычно в таких тестах, либо костных 8 или имплантат материальных (в случае хрупких стекла и керамики 9,10) ломается и, предполагая некоторую форму крепления произошло, интерфейс останки кости / имплантата (хотя бы частично) нетронутыми. Такие экспериментальные результаты имею в виду не только то, что сила, необходимая, чтобы вызвать перелом (или нарушением) модели не сила, необходимая для разделения интерфейса кости / имплантата 11,12, но и, что комплекс площадь поверхности, созданной плоскости перелома может быть огнеупорныхточное измерение. Тем не менее, такие тесты могут быть клинически значимыми, так как они обеспечивают сравнительный датчик способности имплантатов различной конструкции поверхностных быть закреплен в кости. Однако, это также следует отметить, что такие сравнения являются действительными только в пределах экспериментальной модели, в то время как сравнение между экспериментальной модели чреваты трудности с исследователи используют различные виды животных, обнаруживающие любую пластинчатые или тканого трабекулярной кости; или кортикальной кости заживление модели, а также различные механические испытаний геометрия и условия.
В попытке вывести измерение прочности на разрыв интерфейса кость / имплантат, многие исследователи использовали номинальную площадь поверхности имплантата, чтобы получить значение "прочность на разрыв", так как предел прочности при растяжении измеряется как сила на единицу площади. Ясно, что это приближение задан, как описано выше, что интерфейс кость / имплантат остается неизменным во многих срыву испытаний используютиздание Кроме того, измерения площади поверхности имплантатов, в частности топографически сложных поверхностей, ограничивается разрешением измерительной техники, как обсуждалось Рональд и др. 13. Однако, как отзывы на Brunski др.. 2, когда номинальная площадь поверхности имплантата учитывается, очевидных различий в прочности на разрыв "", связанных с различными конструкциями поверхности имплантата инвертированы, предполагая, что имплантат поверхности с более высокой площади поверхности обеспечивают большие площади кости / имплантата контакта и, следовательно, требуют больше силы к разрушению модели. Поэтому подразумевается, что более топографически сложных поверхностей может увеличить контактную остеогенез, что приводит к большей контакта кость имплантата (BIC) и ведет к повышению значения нарушения в механических испытаний. Связаться остеогенез является продуктом двух различных явлений: остеокондукции и формирования костей. В самом деле, мы показали, что увеличивает остеокондукции на топограммечески сложных поверхностей может быть определена количественно путем измерения результирующего БИК 14, и что такие поверхности также привести к увеличению механического разрушения значениями 12.
Однако, это благотворное отметить, что имплантат костной ткани могут образовывать по двум механизмам. В контакт остеогенеза клеток мезенхимального происхождения мигрируют к поверхности имплантата (остеокондукции), дифференцироваться в клетки костной ткани, и разработать De Novo кости матрицу на поверхности имплантата (остеогенеза). Первый костлявая матрица разработана является минерализованная цемент линии, как показано на нормальной кости реконструкции 15 (имеется много путаницы в литературе относительно этого минерализованной биологическую структуру, которая иногда думал, что не-минерализованная 1 или syncretized со всеми интерфейсами в кости 16 - для полного обсуждения этой темы см. Дэвис и Хоссейни 17). Связаться остеогенез является необходимым условием для феномена костиСкрепления, но несущественно для врастания кости 18. Минерализованная цемент линия кости механически слабее минерализованной коллагена отсеке кости 19. Таким образом, интуитивно, если смыкание зубов цементного линии матрицы с функциями имплантат нано сравнивается с костной тканью роста в макро-функций имплантатов затем механическое усилие, требуемое для разрушения бывший бы, разумно, как ожидается, будет меньше, чем последние, и мы недавно продемонстрировали это экспериментально 12.
Периимплантной кости могут также образовывать на расстояние остеогенеза. В этом случае, кости осаждается на старой поверхности кости и постепенно становится ближе к поверхности имплантата, в результате чего интерфейс, включающий аморфный матрицу и остатки остеогенных клеток 20. В общем, расстояние остеогенез связано с гладкими или обработанных, эндооссальных поверхностей имплантатов и часто видели в корковой исцеления кости, в то время как microtopographicaLLY сложных поверхностей связаны с контактной остеогенеза, которая является более типичным для трабекулярной исцеления кости. Растяжение модели тестов с использованием гладких поверхностей имплантатов и корковой исцеление кости были в состоянии проверить адгезионные свойства этой аморфной биологической матрицы отсутствующим контактной остеогенеза, связанной с топографически сложных поверхностей, и показали, что так называемая «биохимическая" склеивание, что происходит обеспечивает минорный компонент из «Предел прочности на разрыв" значений, указанных в топографически сложных поверхностей 21. Напротив, с помощью трабекулярную заживления модель кости, Вонг и др.. 22 показали "отличную корреляцию" между имплантата шероховатости поверхности и подтолкнуть выезда разрушающей нагрузки, и указал, что химическая связь действительно играл незначительную роль в рейде кости с имплантатом поверхность. Хотя вполне вероятно, что оба контакта и расстояние остеогенез происходит, в разной степени, во всех эндооссальных пери-IMPLAнт исцеления отсеков, microtopographically сложных поверхностей показали себя особенно выгодным в трабекулярной костной исцеления отделений 23. Последнее относится к классу III или класса IV кости в стоматологической литературе 24.
Наша цель в том, чтобы сосредоточить внимание на механизмах контактной остеогенеза и результирующей кости / имплантата крепления, которые могут наступить в трабекулярной среды костного исцеления. Это крепление, которое зависит от топографии поверхности имплантата (см. выше), может произойти в различных масштабных диапазонов. С одной стороны, только субмикронные особенности имплантатов вовлечены в костном-склеивание - как описано смыкание зубов костной цементной линии матрицы с таких поверхностей, и видно на биоактивных стекол, керамики и оксидов металлов сетчатые. С другой, костной ткани (иногда в комплекте с сосудистой крови) может вырасти в мульти-микрона, или макро-масштабе, особенности имплантата поверхности 18. Обоих случаях разрешениеии в виде костной фиксации на поверхности имплантата, хотя механизмы явно отличаются. Тем не менее, общий недостаток большинства механических методов тестирования, на которые ссылается выше, чтобы выровнять с разрывом силу в точно перпендикулярной или параллельной плоскости, что и поверхности имплантата (в зависимости от того, используется при растяжении или сдвига режим). Мы сообщаем здесь метод, который преодолевает это ограничение.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Имплантат Проектирование, изготовление и обработка поверхности
- Производство прямоугольные имплантаты (размеры 4 мм х 2,5 мм х 1,3 мм, длина х ширина х высота) из коммерчески чистого титана (CpTi). Просверлите отверстие по центру каждого длинной оси имплантата (диаметр = 0,7 мм) для облегчения раннего стабильности имплантата в месте операции и последующего механических испытаний (рис. 1).
- Treat верхнюю и нижнюю поверхности имплантата.
- Чтобы создать два различных поверхностей, использовать стандартный пескоструйной обработкой (ГБ) лечение, чтобы создать microtopographically сложную поверхность. Далее изменить половины имплантатов путем наложения фосфат кальция (CAP) наночастиц для создания nanotopographically сложную поверхность.
Примечание: Различные химические или механические процедуры могут быть применены для создания желаемого топографии поверхности и / или химические, и они будут зависеть от природы экспериментальной Questiна решать. В приведенном примере в данном документе, одна группа технически чистого титана (CpTi) имплантатов подвергали пескоструйной обработкой (GB) - вычитания процесс - создать сложный микрорельеф. Половину имплантатов были затем дополнительно модифицированы путем добавления фосфата кальция (CAP) нанокристаллов создавать супер введенной nanotopography (ГБ, DCD).
Примечание: При просмотре микро-поверхности наждачной обработка, по сравнению с модифицированной поверхностью нано-, при 10000-кратном увеличении, нет никаких очевидных различий в поверхностных характеристик. Тем не менее, если смотреть в 100000-кратном увеличении, различия становятся совершенно очевидно, (рис. 2). Ранее было показано, что такие изменения поверхности оказать глубокое воздействие на остеокондукции 14.
2. Животная модель и Хирургическая процедура
- Используйте молодых самцов крыс Вистар (200-250 г) для этой модели. Часовой процедуры необходимо одобрен местной ком ухода за животнымикомитеты. Разрешить животным свободный доступ к воде и крысы чау.
Примечание: крысы линии Вистар были выбраны для этой процедуры из-за предыдущего опыта с этим штаммом крысы, хотя могут быть использованы другие штаммы крысы. Доступ к пище и воде может быть изменена в зависимости от характера экспериментальной вопрос решаются. - Степенный крысы с использованием ингаляционной анестезии вводят через носовой конус: 4% изофлуран в 1 LO 2 / мин для индукции; 2% изофлуран в 1 л оксида азота и 0,6 LO 2 / мин в течение обслуживания. Провести стандартный тест схождение щепотку для обеспечения эффективного седации перед продолжением процедуры.
- Администрирование анальгетик до и после операции с помощью подкожной инъекции 0,01-0,05 мг / кг бупренорфина.
- Связать имплантатов путем частичного рандомизации и поместите на двусторонней основе в дистальных метафизов крысы бедер. Это позволяет другим имплантат, по одному из выбора различных топологий поверхности, которые будут сравниватьд, в противоположной бедер, оптимизировать статистический анализ.
- Подготовка животных после бритья и чистки передне-боковой аспект каждой задней ноге с 10% Бетадин. Чтобы предотвратить переохлаждение, поместите теплый циркуляции воды площадку под наркозом крысы.
- Использование # 15 хирургического скальпеля, сделать надрез через кожу вдоль латеральной поверхности бедра, чтобы разоблачить мышцы. Expose дистального отдела бедренной кости с использованием тупым, чтобы отвлечь мышц тела в малоинвазивной образом.
- Соскребите тонкий слой надкостницы, покрывающей бедра, используя периостальное лифте, чтобы полностью разоблачить кортикальной кости для сверления. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить пластины роста или суставного хряща коленного сустава во время тупым и удаления надкостницы.
- После чистки и проверки, поверните бедра с боков, чтобы разоблачить передней поверхности дистального отдела бедренной кости (рис. 3а).
- Для подготовки операционного поля, бурениеbicortical прямоугольный паз по центру кости через обе коры. Во избежание перегрева тканей, физиологический раствор орошения должна поддерживаться на протяжении бурения хирургическим помощника. Провести бурение в три этапа:
- Во-первых, просверлить передней коры головного мозга, подвергаются путем рассечения, используя 1,3 мм зубной заусенцев, прикрепленный к зубной части руки, чтобы создать два отверстия 2,5 мм друг от друга вдоль средней линии бедренной кости.
- Затем используйте второй сверло (поворот 1,3 мм стоматологическая заусенцев), чтобы расширить эти отверстия, через противоположной коры, в результате чего bicortical параллельных отверстий.
- Наконец, присоединиться отверстия прилагающимися третий пользовательский бокового резания заусенцев в ближнем, дальнем направлении, образуя площадку для имплантата (рис. 3В).
- Pass биоразлагаемый шов через дефект кости, используя прилагаемый иглу и вернуться вокруг внешнего бедренной коры.
- Резьба имплантата над свободным концом шовного материала и направить его в дефект, шздесь он должен быть под давлением установлены. Таким образом, длинная ось имплантата должна быть ориентирована перпендикулярно к продольной оси бедренной кости (фиг. 3C).
- Свяжите нити вокруг латеральной поверхности бедра, чтобы обеспечить стабильности имплантата во время послеоперационного восстановления и ранних стадиях заживления. Используйте оставшиеся нити, чтобы закрыть мышечной ткани, и reoppose кожную ткань с помощью хирургических скобок (9 мм раны клипы).
- Проверьте хирургических сайтов на наличие признаков инфекции, и контролировать животных ежедневно в течение скомпрометированных амбулаторного способности. Исключить животных, которые не в полной мере восстановить передвигаться, или те, которые имеют переломов бедренной кости в жертву, из анализа.
3. Образец для уборки
- Жертвоприношение животных на 9 дней послеоперационных смещением шейных позвонков после CO 2 экспозиции.
- По жертву, отсоедините Бедра и чистым мягких тканей. Хранить сразу в 15%-ном растворе сахарозы буфера для поддержания тканей чydration в рамках подготовки к механических испытаний (рис. 4А).
Примечание: Образцы хранятся в буферном растворе сахарозы для поддержания тканей гидратации во время транспортировки между объектами. Образцы будут тратить примерно 2-3 ч в растворе во время подготовки к механических испытаний. - Для подготовки образцов для механических испытаний, отделка кость ширине имплантатов с помощью цилиндрической алмазный бор, прикрепленный к системе высокоскоростного. Окончательные образцы для испытаний состоит из двух дуг кости, прикрепленных к каждой стороне имплантата (фиг.4В). Для арками, которые попадают с во время подготовки и транспортировки, назначить механическую значение тестирование 0 N.
Примечание: Важно быть очень нежным и точный при обрезке образцов, для того, чтобы избежать повреждения или поднапрячься интерфейс. Костные репаративной каллюс может расти вокруг продольной оси имплантата и даже в продольном отверстии. Такое превышение кости должны быть удалены TRImming образцы для точных размеров прямоугольного имплантата, так как это может исказить результаты механических испытаний.
4. Механические испытания
Пользовательский отколовшаяся формы был разработан, чтобы горшок каждый образец, создавая повторяемые и точный метод подготовки образцов для механических испытаний. Конструкция позволяет для изоляции 0,5 мм области вокруг имплантата кости для последовательной зоны тестирования, удерживая образец по центру и полностью горизонтальный в процессе заливки, позволяя для приложения силы непосредственно перпендикулярно к поверхности имплантата. См. Рисунок 5 для полных чертежей и рисунке 6 для конечных компонентов.
Примечание: Проведение все испытания с использованием механических испытаний аппарат, работающий при скорости ползуна 30 мм / мин. Для качественной оценки остаточного кости после проведения теста, рассекает микроскопом могут быть использованы.
- Герметичныеиз образцов и механических испытаний
- Удалить образцы из сахарозы буферного раствора и осторожно промокните насухо.
- Образец положение в заказ плесени. Вставьте штифт горизонтально через отверстия в стенках формы и через отверстие в середине имплантата. Поместите стабилизирующую пластину на задней стороне формы для стабилизации имплантата (Рис. 7).
- Заполните основание пресс-формы с текучей зубного композита и вылечить в течение 60 секунд с помощью высокую интенсивность света отверждения.
Примечание: Важно выбрать композит, который не установлен с экзотермической реакции, такие как тепло, генерируемое может влиять на свойства ткани. - После отверждения, откройте форму и удалить затвердевший образец блок. Нарисуйте тонкую черную линию в перманентным маркером на боковой арки для целей идентификации.
- Fix сборные реплику испытываемого образца в тисках, и в центре устройства на базе механического тестирования инструмента.
- Закрепите образец в тисках и пройти нейлоновую линию через отверстие в имплантата (Рис. 8). Прикрепите концы к центру скользящей траверсы. Для согласованности, всегда маркировать и протестировать боковую сторону в первую очередь. Повторите процесс с медиальной дуги.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Все животные увеличили свою амбулаторную деятельность со временем после их восстановления после операции. Это важно, поскольку нагрузки имеет дифференциальные воздействие на топологий различных диапазонах масштаба, как мы недавно сообщили 12. Представитель кривой силы / перемещения для образцов следующих механические испытания представлена на рисунке 9А, и усредненные данные для каждого поверхности имплантата представлена на рисунке 9В. Максимальное значение силы достигается за счет каждого образца был записан и групповые ценности в среднем для сравнения (п = 28 в группе). Поверхность GB-DCD, с субмикронных топографических особенностей, наложенных на базовой microtopographically сложной поверхности, имели значительно более высокие значения разрушение силой, чем у немодифицированного GB микро-поверхности (р <0,0001) (рис. 9B).
После механических испытаний, можно было наблюдать, что 92% образцов трещиноватых внутри целиред периимплантной область (рис. 10).
Рисунок 1. Специально разработанная прямоугольные имплантаты. Верхняя и нижняя грани первичные сайты для роста и аппозиции. Габариты: 4 мм х 2,5 мм х 1,3 мм (длина х ширина х высота) и диаметр отверстия 0,7 мм.
Рисунок 2. Эмиссионные поле SEM микрофотографии поверхности имплантатов, используемых. Различия в топографии трудно увидеть при 10000-кратном увеличении (сверху), но очень очевидным на 100000 X (внизу). (А, С): GB и (B, D): образцы GB-DCD.
Рисунок 3. (А) После разоблачения бедренную кость с помощью тупой рассечение и удаление надкостницы, (Б) bicortical слот была создана при помощи процедуру бурения 3-ступенчатого и (С) имплантат был запрессован на место и поддерживается с биоразлагаемым шва.
Рисунок 4. (А) Бедра собирали из жертвенных животных. Прямоугольная имплантата виден в дистальной части бедренной кости. (B) Результаты испытаний образца как с медиальной и боковой дуги по обе стороны от имплантата.
Рисунок 5. Технические чертежи для пользовательских отколовшейся формы, используемой для горшечных механических образцов тестирования. Кликните здесь, чтобы посмотреть увеличенное изображение.
График 6. Конструкция прессформы Пользовательские отколовшаяся для механических испытаний.
Рисунок 7. Speci мужчины горшках в пользовательские формы.
Рисунок 8. Образца по центру механических испытаний инструмента до механических испытаний.
Рисунок 9. (А) представитель сила / удлинение кривой генерируются после механических испытаний. (B) значения средней силы нарушение (N) записанные на скорости ползуна 30 мм / мин на 9 дней эвтаназии момента времени (N = 28 образцов в группе). (*) = Статистическая значимость.
1221fig10highres.jpg "Первоначально" / files/ftp_upload/51221/51221fig10.jpg "/>
Рисунок 10. Нарушение паттерны корковых арками вокруг имплантатов следующих механических испытаний.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Механические испытания модель, представленные здесь обеспечивает улучшенный способ для оценки закрепление кости кандидатов поверхностей имплантатов, так как он позволяет точно перпендикулярно или параллельно, выравнивание испытуемого образца с осью срыва силы, приложенной; и ограничивает зону перелома в в полмиллиметра поверхности имплантата. Модель легко включены в исследованиях, сравнивающих эффективность любого диапазона химически или механически, модифицированных поверхностей, но не подходит для гладких поверхностей, поскольку они легко отделяются от кости во время образца манипуляции. Имплантаты могут быть изготовлены из широкого диапазона биоматериалов. Данные легко собраны и при условии, что испытательный аппарат механический откалиброван, требуют минимального фильтрации. Различные сроки могут быть использованы для оценки механических характеристик при различных стадиях заживления. Кроме того, модель легко может быть использован в животных моделях болезни человека, что компрессорomise кости заживление включая, например, сахарный диабет, лучевая терапия, и аутоиммунных заболеваний.
Модель была разработана для самцов крыс линии Вистар, хотя другие штаммы могут быть легко использованы. Скелетная структура крыс, в частности бедра, в то время как маленький, способен выдерживать нормальные амбулаторных нагрузки после получения пользовательского имплантат, и их послеоперационное восстановление быстрым. Из-за простой геометрии, используемых, дизайн легко расширить для больших животных моделях. Хотя можно проводить аналогичную операцию в мышах, бедра значительно меньше, что требует использования меньшего размера имплантатов и создает проблемы в обращении к тесту срыва.
Как мы уже ранее использовали более простую версию этой модели в исследованиях направленных на биологических механизмах, происходящих во время ранних точек целебными, и использовали 9 день после операции временной точке, мы использовали тот же временной точке в данном документе. Однако это Timэ период может меняться в зависимости от дизайна исследования, и несколько точек время может показать прогрессирование крепления явления со временем в естественных условиях.
При разработке модели, много быстрых отверждения эпоксидных смол и цементы были изучены, многие из которых были неуместны из-за экзотермических реакций, чрезмерного расширения, "влагу" неотвержденного раствора через губчатой кости, и высоко переменная Время отверждения. Текучий зубной композит выбраны имеет минимальное разложение (примерно 2%), быстро отверждается под отверждения света, и обладает минимальным затекание. Кроме того, композиционный не про вл ет экзотермических свойств. Этот материал может быть изменен вместо имеющихся материалов, но это имеет решающее значение для строго проверить заливки агента перед началом проекта.
Этот метод дает ценных сравнительных биомеханические данные в виде функции кандидат имплантата поверхности конструкции. Главное преимущество этого импроверенный метод в ограничении нарушение (перелом) самолет с первым 0,5 мм от поверхности имплантата, где формируется репаративной кости. Она отличается от других методов, где трещина не ограничивается вокруг имплантата зоне. Таким образом, метод, представленный, как описано выше, точно изолирует определенный периимплантной область - регион, который постоянной в течение всех образцов - в то же время выравнивания образца таким образом, чтобы усилие передавалось именно нормали к поверхности имплантата, устраняя любую предвзятость должное к рассогласованию. Это особенно важно, если кто-то хочет контролировать созревание тканей вокруг имплантатов кости со временем. Тем не менее, следует подчеркнуть, что тест не обеспечивает биомеханической информацию о самой истинной интерфейса кость / имплантат, поскольку существует значительный кости, оставшиеся на поверхности следующее тестирование.
Ранее мы использовали более простую версию этого метода для определения способности топографии поверхности на оказание Титаурана поверхности костей-склеивание 14, а также в недавней работе, чтобы очертить биологической значимости различных сортов топографической сложности в зависимости от заживления 12. В то время как простой тест быстрее, чем представленные здесь, и не требует специально разработанный прибор заливки, существует значительная разница в расположении плоскости перелома. Кроме того, способ также позволяет предположить вращением образца для испытаний 90 градусов, так, что имплантат выровнены по вертикали на механическом испытательном приборе. В этой конфигурации можно проводить тестирование на сдвиг с той же экспериментальной установке - подход не возможно с другими методами.
Тем не менее, существует несколько практических недостатков, которые представляют ограничения. Как испытательные образцы малы, она может быть трудоемким, чтобы выровнять образец соответствующим образом в форме во время заливки по сравнению с другими методами. Кроме того, как только образец горшках, это может бытьтрудно подтвердить, невооруженным глазом, точное периимплантной регионе, таким образом это может быть полезно использовать лупу или петлю ювелир, чтобы более точно визуализировать периимплантной регион. Наконец, метод должно быть сделано таким образом, чтобы избежать влагу из текучего композита через открытую репаративной трабекул в имплантат области. Наконец, мы использовали 1000 N тензодатчика с так как это оборудование мы имеем в распоряжении, но меньше, динамометр, в N диапазоне 50-100, было бы более целесообразно для будущих тестов, что позволяет с большей разрешающей способностью и точностью в данных тестирования.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы получили финансирование и материалы поддержку от Biomet 3i (Palm Beach Gardens, Флорида, США). Biomet 3i не принимал никакого участия в написании этой рукописи или планирования экспериментов, описанных.
Acknowledgments
Авторы хотели бы поблагодарить Biomet 3i за их постоянную финансовую поддержку, а особенно Рэнди Гудман за помощью в разработке и изготовлении пользовательских частей. Спенсер Белл является получателем стипендии Промышленные последипломного при условии, Национальными наукам и инженерным исследованиям Совета Канады (NSERC). Мы хотели бы также поблагодарить доктора Джона Brunski за его очень ценную обратную связь во время подготовки рукописи.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dulbecco’s Phosphate Buffer solution (DPBS) | Gibco Life Technologies, Burlington, ON, Canada | 14190-250 | |
| 10% neutral buffered formalin solution | Sigma-Aldrich Co. LLC., Canada | HT501128-4L | |
| Custom-designed rectangular implants (commercially pure titanium; dimensions: 4mm x 2.5mm x 1.3mm with a 0.7mm hole drilled centrally down the long axis) | Biomet 3i, FL, USA | N/A | |
| Custom-designed breakaway mould | Biomet 3i, FL, USA | N/A | |
| Isoflurane | Baxter Internationl Inc. | N/A | |
| Buprenorphine | Bedford Laboratories | N/A | |
| 10% betadine | Bruce Medical, MA, US | FR-2200-90 | |
| Scalpel | Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada | 2586-M36-0100 | |
| Scalpel blade #15 (sterile) | Magna, Medstore, University of Toronto, Canada | 2586 | |
| Periosteal elevator #24G | Spectrum Surgical, OH, USA | EX7 | |
| Forceps | Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada | 7747-A10-108 | |
| Tissue forceps | Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada | 7722-A10-308 | |
| Scissors | Almedic, Medstore, University of Toronto | 7603-A8-240 | |
| Absorbant Fabric General Purpose Drape (sterile) | Vitality Medical | 1089 | |
| Gauze (non-sterile) | VWR | 89133-260 | |
| Needles 25G X 5/8" (disposable) | BD, Canada | 305122 | |
| Syringes (sterile) | VWR, Canada | CABD309653 | |
| Needle Driver | Almedic, Medstore, University of Toronto, Canada | A17-132 | |
| Dynarex Surgical gloves (sterile) | Amazon.com | 2475 | |
| Surgical masks | Fisherbrand, Medstore, University of Toronto, Canada | 296360759 | |
| 0.9% sterile saline | House brand, Medstore, University of Toronto, Canada | 1011-L8001 | |
| Hair clippers | Remington, US | N/A | |
| 4-0 Polysorb | Syneture | SL5627G | |
| 9mm Wound Clips | Becton Dickinson, MD, USA | 427631 | |
| ImplantMED DU 900 and WS-75 dental hand piece | W&H Dentalwerk, Austria | DU1000US | |
| 1.3 mm twist drill | Brasseler, GA, USA | 203.21.013 | |
| 1.3 mm dental burr | Biomet 3i, FL, USA | custom | |
| 1.2 mm cylindrical side-cutting burr | Biomet 3i, FL, USA | custom | |
| Cylindrical diamond burr | Brasseler, GA, USA | H1.21.014 | |
| High speed dental drilling system | Handpiece: KaVo Dental Corporation, IL, USA | N/A | |
| Handpiece Control: DCI International, OR, USA | |||
| 99.5% Ultra Pure sucrose | BioShop Canada Inc., Burlington, ON, Canada | 57-50-1 | |
| Flowable dental composite | Filtek Supreme Ultra Flowable Restorative, 3M ESPE, St Paul, Minnesota, USA | 6033XW | |
| Sapphire Plasma Arc high intensity curing light | Den-Mat Holdings, Santa Maria, CA, USA | N/A | |
| Instron 4301 with 1000 N load cell | Instron, Norwood, MA, USA | N/A | |
| Leica Wild M3Z Stereozoom dissecting microscope | Leica, Heerbrugg, Switzerland | N/A | |
| QImaging Micropublisher 5.0 RTV digital camera coupled with QCapture 2.90.1 acquisition software | QImaging, Surrey, BC, Canada | N/A | |
| Electronic digital caliper | Fred V. Fowler Company, Inc., Newton, MA, USA | N/A | |
| Mechanical testing instrument | Instron, Norwood, MA, USA | N/A |
References
- Brunski, J. B. In vivo bone response to biomechanical loading at the bone-dental implant interface. Adv. Dental Res. 13, 99-119 (1999).
- Brunski, J. B., Glantz, P. -O., Helms, J. A., Nanci, A. Transfer of mechanical load across the interface. In: The Osseointegration Book. Brånemark, P. I., Chien, S., Gröndahl, H. G., Robinson, K. , 209-249 (2005).
- Brånemark, R., Ohrnell, L. O., Nilsson, P., Thomsen, P. Biomechanical characterization of osseointegration during healing: an experimental in vivo study in the rat. Biomaterials. 18 (14), 969-978 (1997).
- Itälä, A., Koort, J., Ylänen, H. O., Hupa, M., Aro, H. T. Biologic significance of surface microroughing in bone incorporation of porous bioactive glass implants. J. Biomed. Mater. Res. A. 67 (2), 496-503 (2003).
- Brånemark, R., Emanuelsson, L., Palmquist, A., Thomsen, P. Bone response to laser-induced micro- and nano-size titanium surface features. Nanomedicine. 7 (2), 220-227 (2011).
- Kato, H., et al. Bonding of Alkali- and Heat-Treated Tantalum Implants to Bone. J. Biomed. Mater. Res. 53, 28-35 (2000).
- Hong, L., Xu, H. C., de Groot, K. Tensile strength of the interface between hydroxyapatite and bone. J. Biomed. Mater. 26 (1), 7-18 (1992).
- Currey, J. D. Mechanical properties of bone tissues with greatly different functions. J. Biomech. 9 (12), 313-319 (1979).
- Nakamura, T., Yamamuro, T., Higashi, S., Kokubo, T., Itoo, S. A new glass-ceramic for bone replacement: evaluation of its bonding to bone tissue. J. Biomed. Mater. Res. 19 (6), 685-698 (1985).
- Hench, L. L., Splinter, R. J., Allen, W. C., Greenlee, T. K. Bonding mechanisms at the interface of ceramic prosthetic materials. J. Biomed. Mater. Res. Symp. 1, 117-141 (1972).
- Edwards, J. T., Brunski, J. B., Higuchi, H. W. Mechanical and morphologic investigation of the tensile strength of a bone-hydroxyapatite interface. J. Biomed. Mater. Res. 36 (4), 454-468 (1997).
- Davies, J. E., Ajami, E., Moineddin, R., Mendes, V. C. The roles of different scale ranges of surface implant topography on the stability of the bone/implant interface. Biomaterials. 34, 3535-3546 (2013).
- Rønold, H. J., Lyngstadaasb, S. P., Ellingsen, J. E. Analysing the optimal value for titanium implant roughness in bone attachment using a tensile test. Biomaterials. 24, 4559-4564 (2003).
- Mendes, V. C., Moineddin, R., Davies, J. E. The effect of discrete calcium phosphate nanocrystals on bone-bonding to titanium surfaces. Biomaterials. 28 (32), 4748-4755 (2007).
- Skedros, J. G., Holmes, J. L., Vajda, E. G., Bloebaum, R. D. Cement lines of secondary osteons in human bone are not mineral deficient: new data in a historical perspective. Anat Rec. 286, 781-803 (2005).
- McKee, M. D., Nanci, A. Osteopontin and the bone remodelling sequence: colloidal-gold immunocytochemistry of an interfacial extracellular matrix protein. Ann. N.Y. Acad. Sci. 760, 177-189 (1995).
- Davies, J. E., Hosseini, M. M. Histodynamics of endosseous wound healing In: Bone Engineering. Davies, J. E. , Em Squared Inc. Toronto. 1-14 (2000).
- Welsh, R. P., Pilliar, R. M., Macnab, I. Surgical implants. The role of surface porosity in fixation to bone and acrylic. J. Bone Joint Surg. Am. 53 (5), 963-977 (1971).
- O'Brien, F. J., Taylor, D., Clive, L. T. The effect of bone microstructure on the initiation and growth of microcracks. J. Orthop. Res. 23 (2), 475-480 (2005).
- Steflik,, et al. Ultrastructural analyses of the attachment (bonding) zone between bone and implanted biomaterials. J. Biomed. Mater. Res. 39 (4), 611-620 (1998).
- Sul, Y. -T., Johansson, C., Albrektsson, T. A novel in vivo method for quantifying the interfacial biochemical bond strength of bone implants. J. Royal Soc. 7 (42), 81-90 (2010).
- Wong, M., et al. Effect of surface topography on the osseointegration of implant materials in trabecular bone. J. Biomed. Mater. Res. 29 (12), 1567-1575 (1995).
- Gotfredsen, K., et al. Anchorage of titanium implants with different surface characteristics: an experimental study in rabbits. Clin. Implant Dent. Relat. Res. 2 (3), 120-128 (2000).
- Lekholm, U., Zarb, G. A., Albrektsson, T. Patient selection and preparation. In: Tissue integrated prostheses. , Quintessence Publishing Co. Inc. Chicago. 199-209 (1985).
