Modelo de defecto óseo diáfisario semisegmentario en ratas para evaluar el rendimiento de sustitutos óseos en regiones portantes

Nuestro objetivo es establecer un modelo reproducible de defectos femorales para evaluar el rendimiento mecánico y osteogénico de materiales óseos portantes. El principal desafío es la falta de un modelo estandarizado y reproducible de defectos portantes para una evaluación mecánica realista in vivo. Para empezar, coloca a la rata anestesiada en una posición reclinada lateral sobre un banco quirúrgico estéril.

Afeita la zona lateral del muslo alineada con la proyección del fémur y desinfecta la piel usando tintura de yodo al 2%, seguida de etanol al 75%. Cubre el lugar quirúrgico con una lámina estéril fenestrada para mantener la asepsia. Realiza una incisión longitudinal de dos a tres centímetros a lo largo de la parte lateral del muslo.

Identifica los músculos recto femoral y vasto lateral y utiliza tijeras rectas para separar cuidadosamente los músculos a lo largo de la fascia blanca visible. Luego, con un bisturí estéril desechable, haz una incisión longitudinal a lo largo de los músculos para acceder a la superficie femoral. Realizar una disección roma utilizando un elevador periostal para desprender las inserciones musculares y exponer completamente la diáfisis media del fémur.

Perfora verticalmente hacia abajo en el lugar del defecto usando la fresa hasta que se note una pérdida repentina de resistencia. Ampliar el defecto aplicando movimientos horizontales controlados de empuje-tirón centrados en el punto inicial de penetración. Extiende el defecto longitudinalmente a lo largo del eje femoral y lateralmente a lo largo del diámetro femoral para formar gradualmente un defecto semicilíndrico.

A continuación, inserta el implante de polimetilo o PMMA impreso en 3D y con capacidad de carga para pruebas mecánicas de rendimiento en el lugar del defecto, asegurando un ajuste ajustado. Luego, usando un soporte de aguja, sutura las capas musculares con suturas monofilamentos 4-0, asegurándote de que no haya tensión excesiva. Finalmente, cierra la piel con suturas interrumpidas y desinfecta el sitio quirúrgico usando una solución 2%iota 4.

A las cuatro semanas de la operación, la microtomografía computarizada mostró que los fémures implantados con gelatina metacriloilo hidrogel presentaban áreas defectuosas cóncavas y una osificación ectópica extensa dentro de la cavidad medular. En contraste, los fémures del grupo de PMMA impreso en 3D mostraron una morfología externa restaurada, con el área de defecto soportada por un hueso nuevo alineado y una osificación ectópica mínima en la cavidad medular. La tinción por hematoxlina y eosina reveló que el grupo metacriloilo de gelatina contenía abundante tejido fibroso dentro del defecto, con teñido oscuro y hueso ectópico que casi ocluía la cavidad medular y sin formación periostal visible ni continuidad cortical ósea.

En el grupo de PMMA impreso en 3D, el hueso recién formado llenó el vacío del andamiaje conectado con el hueso cortical en los bordes del defecto y fue cubierto por hueso periósteo continuo sin osificación ectópica significativa en la médula. La tinción por inmunofluorescencia mostró muy pocas células Piezo1 positivas y LepR positivas en hueso regenerado del grupo gelatina metacriloilo. En cambio, el grupo impreso en 3D de PMMA mostró abundantes células piezopositivas y células LepR positivas en el hueso recién formado en el lugar del defecto.

El análisis cuantitativo confirmó que tanto los recuentos celulares positivos para piezo1 como para LepR positivos eran significativamente más altos en el grupo PMMA en comparación con el grupo de metacriloilo-gelatina. Nuestro protocolo permite la evaluación mecánica in vivo de implantes sin necesidad de fijación, ofreciendo un modelo de defecto soportante sencillo y reproducible.