Una mejorada mecánica Método de ensayo para evaluar hueso implante Anchorage

El objetivo general de este procedimiento es evaluar el anclaje y la estabilidad del hueso reparador recién formado a las superficies candidatas al implante. Esto se logra creando primero dos grupos de implantes de titanio personalizados. Un grupo tratado con un tratamiento de granallado estándar para crear una microtopografía subyacente y un segundo grupo con el mismo tratamiento de granallado, así como nanocristales de fosfato de calcio superpuestos.

El segundo paso es colocar implantes en el fémur distal de ratas wistar macho durante nueve días, momento en el que se recogen las hembras. A continuación, se limpia el fem y se recorta el hueso circundante a la anchura del implante, dejando las muestras de pruebas mecánicas con el arco cortical a ambos lados del implante. El paso final es colocar las muestras de prueba en un compuesto dental fluido utilizando un molde separable personalizado, que aísla 0,5 milímetros de hueso periimplantario y realizar pruebas mecánicas en las muestras.

En última instancia, los resultados de las pruebas mecánicas proporcionan una evaluación de la capacidad de la superficie del implante candidato para actuar como superficie de anclaje para el hueso reparador recién formado. Este método se puede emplear para demostrar la importancia de los diferentes rangos de escala de la topografía de la superficie del implante en los diversos mecanismos de anclaje óseo, desde la unión ósea a escala nanométrica hasta el crecimiento óseo a escala micrométrica. La técnica es particularmente adecuada para medir los efectos de los diseños de superficies candidatos, como las superficies ancladas para el hueso reparador recién formado.

Ya que limita la región de prueba mecánica a menos de medio milímetro de la superficie del implante. Este método puede proporcionar información sobre los efectos sobre la formación ósea en función del diseño de la superficie del implante, y también se puede aplicar a otros materiales metálicos, cerámicos y poliméricos de implantes. Para comenzar este procedimiento, fabrique implantes de titanio de forma rectangular a partir de titanio comercialmente puro, luego perfore un orificio en el centro del eje largo y prepare sus superficies para la implantación como se describe en el protocolo de texto adjunto, asigne implantes uno al fémur izquierdo y otro a la derecha por aleatorización parcial.

Esto garantiza que uno de cada tipo de implante termine en el mismo animal y permite optimizar el análisis estadístico. Al igual que con todos los procedimientos con animales, obtenga la aprobación del protocolo del comité local de cuidado de animales antes de comenzar cualquier experimento con este procedimiento. Obtenga ratas wistar jóvenes que pesarán entre 200 y 250 gramos en el momento de la cirugía.

Sedar a una rata a la vez usando anestesia inhalatoria para la inducción. Administrar 4% de flúor en oxígeno a un caudal de un litro por minuto. A continuación, utilice 2% de flúor en una mezcla de un litro por minuto de óxido nitroso y 0,6 litros por minuto de oxígeno.

Para mantener la sedación, realice una prueba estándar de pinzamiento de los dedos del pie para garantizar una sedación efectiva antes de continuar con el procedimiento. Una vez completamente sedado, aplique ungüento lagrimal artificial en ambos ojos y administre analgésico preoperatorio a través de una inyección subcutánea de 0,01 a 0,05 miligramos por kilogramo de buprenorfina. A continuación, afeitar la cara anterolateral de cada pata trasera y luego desinfectar el área quirúrgica alternando tres veces con 10% de Betadine y 70% de etanol.

Coloque a la rata sobre una almohadilla de circulación de agua tibia para evitar la hipotermia durante el procedimiento utilizando un bisturí quirúrgico número 15. Haga una incisión a través de la piel y a lo largo de la cara lateral del muslo para exponer el músculo. A continuación, exponga el fémur distal mediante disección roma para desviar los cuerpos musculares de forma mínimamente invasiva.

A continuación, raspe la capa delgada de periostio, que se superpone al fémur usando un elevador de perote para exponer completamente el hueso cortical para la perforación. Tenga cuidado de no dañar el cartílago de crecimiento o el cartílago articular de la articulación de la rodilla durante la disección roma o la extirpación del periostio. Una vez que se haya limpiado e inspeccionado el fémur, gire el fémur lateralmente para exponer la cara anterior del fémur distal.

También asegúrese de que haya suficiente solución salina estéril disponible para irrigar el tejido durante la perforación para evitar el sobrecalentamiento del tejido Antes de perforar, mida la ubicación de dos orificios, a 2,5 milímetros de distancia a lo largo de la línea media del fémur con un calibrador. A continuación, fije una fresa dental de 1,3 milímetros a una pieza de mano dental y cree los agujeros perforando la corteza anterior. A continuación, coloque una fresa dental de 1,3 milímetros en la pieza de mano y extienda los orificios a través de la corteza opuesta del fémur, lo que da como resultado orificios paralelos bicorticales.

Finalmente, cambie la fresa de torsión por una fresa de corte lateral personalizada y utilícela para unir los orificios en una dirección distal proximal, formando el sitio para el implante. Una vez que el defecto se haya completado, pase una sutura biodegradable a través de la abertura con la aguja adjunta y devuélvala alrededor de la corteza femoral externa. A continuación, pase el implante por el extremo libre de la sutura y guíelo hasta el defecto donde debe colocarse a presión.

Ate la sutura alrededor de la cara lateral del fémur para proporcionar estabilidad al implante durante la recuperación postoperatoria y las primeras etapas de la curación. Utilice la sutura restante para cerrar el tejido muscular, luego reposo el tejido cutáneo con grapas quirúrgicas. Por último, administrar un analgésico postoperatorio mediante una inyección subcutánea.

Inspeccione los sitios quirúrgicos en busca de signos de infección y controle a los animales a diario. Excluir a los animales que no recuperan completamente la deambulación o a los que tienen fracturas femorales en el momento del sacrificio. Al sacrificar, separar el fémur y limpiar el hueso de los tejidos blandos circundantes. Guárdelo inmediatamente en una solución tampón de sacarosa al 15% para mantener la hidratación de los tejidos.

En preparación para la prueba mecánica, dibuje una línea negra delgada con marcador permanente en el arco lateral con fines de identificación. A continuación, recorte el hueso al ancho de los implantes utilizando una fresa de diamante cilíndrica unida a un sistema de alta velocidad. Las muestras de prueba finales consisten en dos arcos de hueso unidos a cada cara del implante.

Utilice un aparato de prueba mecánico equipado con una celda de carga para todas las pruebas y ajuste la velocidad de funcionamiento a 30 milímetros por minuto. Asigne un valor de prueba de cero newton para los arcos que se caen durante la preparación o el transporte para probar las muestras. Primero, coloque la muestra en un molde separable personalizado y estabilícela colocando la placa estabilizadora en el lado posterior del molde.

A continuación, rodee el arco cortical con un composite dental fluido y cure el composite durante 60 segundos con una luz de polimerización de alta intensidad con arco de plasma de zafiro. Este diseño permite el aislamiento de una región de 0,5 milímetros de hueso periimplantario para realizar pruebas consistentes. Después del curado, abra el molde y retire el bloque de muestra endurecido.

A continuación, fije una réplica prefabricada de la muestra de ensayo en un tornillo de banco y centre la unidad en la base del instron. A continuación, ancle la muestra al sistema colocándola en la rosca del tornillo de banco, el hilo de pescar de nailon de 10 libras a través del implante y fije los extremos sueltos a la cruceta móvil Para mantener la consistencia, etiquete y pruebe siempre primero el lado lateral. A continuación, aleje la cruceta de la muestra a 30 milímetros por minuto como antes hasta que falle.

Una vez que el hueso se separe de la superficie del implante, repita este proceso con el arco medial y luego observe las superficies del implante con un microscopio de disección. Aquí se muestran imágenes SEM de las superficies de los implantes arenadas con y sin la adición de nanocristales de fosfato de calcio. Las nanosuperficies modificadas se parecen a las superficies de control a 10.000 x, pero cuando se ven a 100.000 x, la nanotopografía superpuesta creada por los nanocristales de fosfato de calcio se vuelve bastante obvia.

Aquí se muestran curvas representativas de desplazamiento forzado. Las líneas rojas representan las superficies microtopográficamente complejas, mientras que la línea negra representa los implantes con los nanocristales de fosfato de calcio superpuestos. La superficie con las características topográficas submicrónicas de fosfato de calcio añadidas tenía fuerzas de disrupción significativamente mayores que la de una microtopografía no modificada.

Al analizar los planos de fractura después de las pruebas mecánicas, el 92% de aquellos con el hueso recubierto en composite dental fluido se fracturaron dentro de la región del implante objetivo. Al intentar este procedimiento, es importante prestar mucha atención al colocar los especímenes de prueba en macetas debido a su tamaño y peso en miniatura. Son difíciles de colocar con precisión, por lo que es necesario alinear correctamente todo antes de aplicar el composite dental.

Después de este procedimiento, se pueden realizar métodos de imagen avanzados, como la adquisición de imágenes de electrones retrodispersados en un microscopio electrónico de barrido, con el fin de responder preguntas adicionales sobre la interacción entre el implante óseo y un aumento significativamente mayor.