Przedstawiono ulepszoną metodę mechanicznego testowania zakotwiczenia kości na powierzchniach potencjalnych implantów. Metoda ta pozwala na wyrównanie siły rozrywającej dokładnie prostopadle lub równolegle do płaszczyzny powierzchni implantu i zapewnia dokładny sposób kierowania sił zakłócających na dokładny obszar wokół implantu.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ulepszona metoda badań mechanicznych do oceny zakotwiczenia implantu kostnego
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Ostatnie postępy w materiałoznawstwie doprowadziły do znacznego wzrostu złożoności topograficznej powierzchni implantów, zarówno w skali mikro, jak i nano. W związku z tym tradycyjne metody opisu powierzchni implantów - a mianowicie numeryczne determinanty chropowatości powierzchni - są nieodpowiednie do przewidywania wydajności in vivo. Badania biomechaniczne stanowią dokładną i porównawczą platformę do analizy wydajności powierzchni biomateriałów. Przedstawiono ulepszoną metodę badań mechanicznych w celu zbadania zakotwiczenia kości w powierzchniach potencjalnych implantów. Metoda ma zastosowanie zarówno do wczesnych, jak i późniejszych etapów gojenia i może być stosowana do dowolnego zakresu powierzchni modyfikowanych chemicznie lub mechanicznie - ale nie do powierzchni gładkich. Niestandardowe prostokątne implanty są umieszczane obustronnie w dystalnej kości udowej samców szczurów Wistar i zbierane wraz z otaczającą kością. Próbki testowe są przygotowywane i zalewane przy użyciu nowatorskiej formy do odłamywania, a test rozrywania przeprowadza się za pomocą mechanicznej maszyny wytrzymałościowej. Metoda ta pozwala na wyrównanie siły zakłócającej dokładnie prostopadle lub równolegle do płaszczyzny powierzchni implantu i zapewnia dokładny i powtarzalny sposób izolowania dokładnego obszaru wokół implantu do testów.
Wprowadzenie
Ocena zakotwiczenia kości do powierzchni implantów śródkostnych była przedmiotem znacznej uwagi, dla której opisano wiele metod testów mechanicznych1,2. Wszystkie takie metody wywierają siłę, która zakłóca stosowany model kości/implantu i mogą być szeroko pogrupowane w ścinanie, zwykle przedstawiane jako modele wypychające lub wysuwane3,4, odwrotny moment obrotowy3,5 i typy rozciągania6,7. Zazwyczaj w takich testach dochodzi do złamania kości8 lub materiału implantu (w przypadku kruchych szkieł i ceramiki9,10) i, zakładając, że wystąpiła jakaś forma zakotwiczenia, powierzchnia styku kość/implant pozosta....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Projektowanie, produkcja i obróbka powierzchni implantów
- Produkcja implantów prostokątnych (wymiary 4 mm x 2,5 mm x 1,3 mm; długość x szerokość x wysokość) z dostępnego w handlu czystego tytanu (cpTi). Wywierć otwór centralnie w dół długiej osi implantu (średnica = 0,7 mm), aby ułatwić wczesną stabilność implantu w polu operacyjnym i późniejsze badania mechaniczne (ryc. 1).
- Leczyć górną i dolną powierzchnię implantu.
- Aby uzyskać dwie odrębne powierzchnie, należy użyć standardowej obróbki strumieniowo-ściernej (GB), aby uzyskać złożoną mikrotopograficznie powierzchnię. Dalszą modyfikację połowy implantów poprzez nał....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
U wszystkich zwierząt aktywność ambulatoryjna wzrosła w czasie po rekonwalescencji pooperacyjnej. Jest to istotne, ponieważ obciążenie ma zróżnicowany wpływ na topografię w różnych zakresach skali, co zgłaszaliśmy niedawno12. Reprezentatywna krzywa siła/przemieszczenie dla próbek testowych po badaniach mechanicznych przedstawiona jest na Rysunku 9A, a uśrednione dane dla każdej powierzchni implantu na Rysunku 9B. Odnotowano maksymalną wartość siły osiągniętą przez każdą próbkę.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Przedstawiony tutaj model badań mechanicznych zapewnia ulepszoną metodę oceny zakotwiczenia kości w powierzchniach potencjalnego implantu, ponieważ pozwala na dokładne prostopadłe lub równoległe wyrównanie badanej próbki z osią przyłożonej siły rozrywającej; i ogranicza strefę złamania do pół milimetra od powierzchni implantu. Model ten można łatwo włączyć do badań porównujących skuteczność dowolnego zakresu powierzchni modyfikowanych chemicznie lub mechanicznie; ale nie nadaje się do gładkich powierzchni, ponieważ można.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy otrzymali wsparcie finansowe i materiałowe od Biomet 3i (Palm Beach Gardens, FL, USA). Biomet 3i nie brał udziału w pisaniu tego manuskryptu ani w projektowaniu opisanych eksperymentów.
Podziękowania
Autorzy chcieliby podziękować Biomet 3i za nieustające wsparcie finansowe, a w szczególności Randy'emu Goodmanowi za pomoc w projektowaniu i produkcji niestandardowych części. Spencer Bell jest laureatem podyplomowego stypendium przemysłowego przyznawanego przez National Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC). Chcielibyśmy również podziękować dr. Johnowi Brunskiemu za jego bardzo cenne informacje zwrotne podczas przygotowywania manuskryptu.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Dulbecco' s Fosforanowy roztwór buforowy (DPBS) | Gibco Life Technologies, Burlington, ON, Kanada | 14190-250 | |
| 10% neutralny buforowany roztwór formaliny | Sigma-Aldrich Co. LLC., Kanada | HT501128-4L | |
| Specjalnie zaprojektowane implanty prostokątne (komercyjnie czysty tytan; wymiary: 4 mm x 2,5 mm x 1,3 mm z otworem 0,7 mm wywierconym centralnie w dół długiej osi) | Biomet 3i, FL, USA | N/A | |
| Specjalnie zaprojektowana forma zrywana | Biomet 3i, FL, USA | N/A | |
| Isoflurane | Baxter Internationl Inc. | Nie dotyczy | |
| Buprenorfina | Bedford Laboratories | Nie dotyczy | |
| 10% betadyny | Bruce Medical, MA, US | FR-2200-90 | |
| Skalpel | Almedic, Medstore, Uniwersytet w Toronto, Kanada | 2586-M36-0100 | |
| Ostrze skalpela #15 (sterylne) | Magna, Medstore, Uniwersytet w Toronto, Kanada | 2586 | |
| Winda okostna #24G | Spectrum Surgical, OH, USA | EX7 | |
| Kleszcze | Almedic, Medstore, University of Toronto, Kanada | 7747-A10-108 | |
| Kleszcze do tkanek | Almedic, Medstore, University of Toronto, Kanada | 7722-A10-308 | |
| Nożyczki | Almedic, Medstore, University of Toronto | 7603-A8-240 | |
| Tkanina chłonna Serweta ogólnego przeznaczenia (sterylna) | Vitality Medyczna | 1089 | |
| Gaza (niesterylna) | VWR | 89133-260 | |
| Igły 25G X 5/8" (jednorazowe) | BD, Kanada | 305122 | |
| Strzykawki (sterylne) | VWR, Kanada | CABD309653 | |
| Sterownik igieł | Almedic, Medstore, Uniwersytet w Toronto, Kanada | A17-132 | |
| Dynarex Rękawice chirurgiczne (sterylne) | Amazon.com | 2475 | |
| Maski chirurgiczne | Fisherbrand, Medstore, Uniwersytet w Toronto, Kanada | 296360759 | |
| 0,9% sterylnej soli fizjologicznej | Marka House, Medstore, Uniwersytet w Toronto, Kanada | 1011-L8001 | |
| Maszynki do strzyżenia włosów | Remington, US | N/A | |
| 4-0 | Synetura | SL5627G | |
| Klipsy | do ran 9 mmBecton Dickinson, MD, USA | 427631 | |
| Rękojeść dentystyczna ImplantMED DU 900 i WS-75 | W& H Dentalwerk, Austria | DU1000US | |
| Wiertło kręte 1,3 mm | Brasseler, GA, USA | 203.21.013 | |
| Wiertło dentystyczne 1,3 mm | Biomet 3i, FL, USA | niestandardowy | |
| cylindryczny frez boczny 1,2 mm | Biomet 3i, FL, USA | niestandardowy | |
| cylindryczny frez diamentowy | Brasseler, GA, USA | H1.21.014 | |
| Szybki system wiercenia dentystycznego | Rękojeść: KaVo Dental Corporation, IL, USA | Nie dotyczy | |
| Sterowanie rękojeścią: DCI International, OR, USA | |||
| 99,5% ultra czysta sacharoza | BioShop Canada Inc., Burlington, ON, Kanada | 57-50-1 | |
| Płynny kompozyt dentystyczny | Filtek Supreme Ultra Flowable Restorative, 3M ESPE, St Paul, Minnesota, USA | 6033XW | |
| Szafirowa lampa utwardzająca Plasma Arc o wysokiej intensywności | Den-Mat Holdings, Santa Maria, CA, USA | Nie dotyczy | |
| Instron 4301 z ogniwem obciążnikowym 1000 N | Instron, Norwood, MA, USA | Nie dotyczy | |
| Mikroskop preparacyjny Leica Wild M3Z Stereozoom | Leica, Heerbrugg, Szwajcaria | Nie dotyczy | |
| Kamera cyfrowa QImaging Micropublisher 5.0 RTV w połączeniu z oprogramowaniem do akwizycji QCapture 2.90.1 | QImaging, Surrey, BC, Kanada | Nie dotyczy | |
| Elektroniczna suwmiarka cyfrowa | Fred V. Fowler Company, Inc., Newton, MA, USA | Nie dotyczy | |
| Mechaniczny przyrząd testowy | Instron, Norwood, MA, USA | Nie dotyczy |
Bibliografia
- 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 Osseoin....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
